Coplanar Waveguide with Ground


 Coplanar Waveguide with Ground Calculator
아래면에 GND판을 이용하는 Coplanar waveguide에선 기판의 유전율유전체두께가 가장 중요한 factor가 된다.

 Coplanar Waveguide with Ground Calculator

 

 ●기판정보

    er
s mm
h mm
f MHz


W

mm

Zo

= Ω

Zo

= Ω

W

= mm

εeff =   λg/4 = mm
k =

 

λg = mm

- 본 웹 계산코드는 I-Laboratory 의 市川裕一씨께서 제공해주셨습니다 -

☞ 사용방법
- 원하는 기판정보(
εr , S, h )와 주파수( f )를 입력한다
- 원하는 선폭의 임피던스를 계산하고 싶을땐 W를 입력하고 Analyze를 누른다.
- 원하는 임피던스의 선폭을 계산하고 싶을땐 Zo를 입력하고 Synthesis를 누른다.
- 유효유전상수(
εeff)와 관내파장(λg), 전파계수(k)는 그와 함께 자동계산된다.

 

 Coplanar Waveguide with Ground의 특징

일반적으로 CPW라면 아래면에 Ground가 없는 구조를 연상하게 된다. 이러한 CPW의 변종으로써, 밑면에 마치 마이크로스트립처럼 GND 금속판을 댄 형태도 구현이 가능하다. 밑면에 GND를 장착한 CPW의 경우는 일반적 CPW와 여러 가지로 동작특성이 바뀌게 되는데, 중요한 것은 이러한 CPW with ground 구조가 어떤 경우에 사용되는가를 이해하는 것이다.

1. 우선, 신호선과 Ground가 동일평면상으로 전계를 이루어 보다 그럴듯한 TEM mode를 이룰 수 있다는 것이 CPW의 장점인 것은 분명하다. 그렇지만 CPW를 위한 유전율 기판을 고정할 때 금속판과 함께 고정해야 할 경우가 존재한다. 또는 어떤 신호선과의 EM 커플링을 차단하기 위한 GND 금속판이 필요할 수도 있다. 이러한 경우에는 아예 밑면에 ground를 대서 CPW의 임피던스 특징을 이용하면서도 차폐가 가능한 어지중간한 구조를 사용할 때가 있다.

2. 일반적인 마이크로스트립 기판을 설계할 때, PCB 윗면에도 ground 판을 넓게 깔아서 GND 전위를 안정시키고자 하는 경우가 많다. 이 경우 마이크로스트립 선로에서 일정거리 떨어진 위치에 GND 판을 그리게 될 것이다. 이 경우 윗면의 GND판과 선로간의 거리가 짧아지게 되면 실질적으로 이 선로는 완전한 마이크로스트립이라기 보다는 CPW with Gound와 비슷한 형태가 되어 버린다. 이 경우 선로와 윗면 GND 판과 중심금속간의 거리(W)가 중심금속의 폭(S)보다 작아지면 Microstrip에서 CPW with Ground 에 가까운 특성을 보이게 된다.

 

CPW with ground 구조는 일반 CPW에 비해 특성임피던스가 작아지며, 유효유전율은 늘어나게 된다. 특히 아래에 ground판을 추가로 사용하면서 실제 윗면의 W가 변해도 임피던스의 변화가 덜 줄어드는 특성을 가지게 된다. 이러한 특성을 뒤집어 이해해보면, guiding slot (W) 의 오차나 변화가 있어도 임피던스가 큰 변화없이 안정될 수도 있다는 의미가 된다.

이러한 몇가지 이유로 Ground를 함께 쓰는 것이 CPW의 특성을 더 안정화시킬 수 있는 경우가 있으므로, 적용하려는 application에 따라서 어떤 구조의 CPW가 더 유리한지를 판단할 필요가 있다.

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