Impiego di circuiti e componenti stampati nella tecnica impulsiva veloce

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Impiego di circuiti e componenti stampati nella tecnica impulsiva veloce

Doctoral Thesis Author(s):

Fassini, Mario G.

Publication date:

1965

Permanent link:

https://doi.org/10.3929/ethz-a-000194011 Rights / license:

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Tesi N.

3553

IMPIEGO DI CIRCUITI E

COMPONENTI STAMPATI NELLA TECNICA IMPULSIVA VELOCE

Tesi

presentata ^alla

Scuola Politecnica Federale di Zurigo

per il conferimento

del titolo di Dottore in Scienze Tecniche

da

MARIO

FASSINI

di Milano

Dottore in

Fisica,

Università di Pavia.

Relatore: Prof. Dr. E. Baumann Correlatore: Prof. H. Weber

CASA

EDITRICE

CORTINA ^- PAVIA

1965

- A.-

RIASSUNTO

Vengono dapprima

^{esaminate la}

possibilità

^{e la convenien¬}

za di usare

componenti

^di microonde in circuiti di

impul¬

si di nanosecondi.

Prove

comparative

^con

componenti

^{coassiali hanno}

dimostra^

to che elementi realizzati secondo le tecniche dei

circui_

ti

stampati

possono venir usati ^{con successo} nei circuiti

degli impulsi

^veloci.

I

vantaggi

consistono nelle buone caratteristiche

elettri

che e nel conveniente sistema di fabbricazione.

II fattore di

qualità

^{di un circuito} stampato ^{è stretta¬}

mente connesso con

quello

dei materiali dielettrici che ne costituiscono il supporto.

Oggi

^esistono materiali il cui fattore di

perdita

^è dell'ordine di lo a lo Gc.

Gli elementi

stampati possiedono

intrinseche caratteri¬

stiche di

riproducibilità

ⁱⁿ _quanto sono legate ^{ad un} prò cesso

fotografico.

^Le lavorazioni meccaniche sono

poi

^mol

to

più semplici

^di quelle richieste per ^la costruzione di elementi coassiali.

Un ulteriore

vantaggio

^{consiste nel fatto} che

gli

^elemen¬

ti attivi possono venir montati

in

maniera tale da poter¬

li considerare parte

integrante

del circuito e

quindi

^ri¬

durre al minimo le induttività e le

capacità parassite

^de rivanti dai

collegamenti.

Nel

capitolo

¹ viene stabilità il formalismo che permette di descrivere un'onda o un

impulso viaggiante lungo

^una

linea di trasmissione. Viene

poi

^messo il evidenza il con

- B ^{- -}

-cetto di

impedenza

^come

proprietà

^{intrinseca del mezzo.}

Nel capitolo ² vengono ^{usate le}

equazioni

^{di Maxwell} per descrivere la

propagazione

^{di onde}

piane

trasversali

(m£

do

TEM)

^{in una linea e} vengono definite

l'impedenza carajt teristica,

^{la costante di}

propagazione,

il fattore di at¬

tenuazione,

^{la costante di} fase, la velocità di propaga¬

zione, il coefficiente di

riflessione,

^{il SWVR.}

Nel capitolo _{3 vengono} calcolati i

parametri

^statici

del^

le linee di trasmissione per ^mezzo delle

equazioni

^{di Max}

well per i

campi

stazionari.

Il calcolo della

capacità

segue

<Ja quello

^{di una distri¬}

buzione bidimensionale del

potenziale.

Nel capitolo ⁴ sono calcolate le

perdite

^nei dielettrici

e nei conduttori per ^effetto della

polarizzazione molec£

lare e dello "skin effect".

Vengono

^{usate le}

equazioni

^di

Maxwell per i

campi quasi-stazionari.

Nel

capitolo

^{5 sono descritti}

componenti passivi

^{e linee}

di trasmissione stampate ^nelle

configurazioni "Microstrip"

e

"Triplate".

Il calcolo della

capacità

per unità ^di

lunghezza

^{di un coli}

densatore o di una linea stampata ^è effettuato, ^{sotto alcu}

ne

ipotesi restrittive,

per ^{mezzo di} trasformazioni confor mi. La trasformazione avviene da un

piano

complesso ^{ove le}

equipotenziali

^{e le linee del} campo ^sono

famiglie

^{di coni¬}

che

confocali,

^{ad un altro}

piano

complesso ^{ove le stesse} siano

rappresentate

^da linee rette

parallele agli

^{assi coor} dinati.

- G-

•Viene fatto uso delle funzioni ellittiche di Jacobi.

Il capitolo ⁶ tratta le caratteristiche elettriche e mec¬

caniche di diversi materiali dielettrici usati come sup¬

porto di circuito stampato. ^Viene inoltre riassunto il prò

cesso di foto-incisione.

Il

capitolo

7 descrive i metodi di misura sui

componenti stampati. Vengono

^usati

segnali

sinusoidali e un ponte ^UHF per ^{misure di}

impedenza, impulsi

^{veloci e} un

oscillografo

"Sampling"

per le prove

comparative.

Nel

capitolo

8 sono

riportati

^e discussi i dati

sperimen¬

tali relativi a misure fatte su linee di trasmissione e

componenti stampati.

Sono

riportati

in

grafico

ⁱ valori della

capacità

per

uni^

tà di

lunghezza

ⁱⁿ funzione della

geometria

^e delle

cara£

teristiche dielettriche dei materiali di base.

Gli

oscillogrammi

confrontano il comportamento ^di compo¬

nenti

"strip"

^con

quello

^di

analoghi componenti

coassia¬

li.

Le misure di

impedenza

sono state fatte alla

frequenza

^di

400 Me oppure ^{con un}

impulso

^{di due} nanosecondi.

Il capitolo 9 descrive alcuni

esempi

di realizzazione di circuiti

stampati comprendenti

elementi attivi. Sono sta¬

ti costruiti

generatori

^di

impulsi

con "Avalanche Transi- stors" e Diodi Tunnel.

Questi ultimi offrono i risultati

più promettenti, specie

se sono "immersi" nel circuito in modo che i loro parame¬

tri risultano distribuiti in una

porzione

^di linea

strip.

- D ^-

Ciò è reso

possibile dagli speciali

contenitori in cui veri gono

oggi

fabbricati alcuni diodi tunnel.

Gli

oscillogrammi

^mostrano il differente comportamento ^di

un circuito con diodo tunnel in

montaggio

convenzionale e con un

montaggio

^{secondo le tecniche rese}

possibili

^dai circuiti

stampati.

Come conclusione: óltre ai

vantaggi

^{di carattere costrut¬}

tivo ed

economico,

la tecnica dei circuiti

stampati

per¬

mette di realizzare circuiti _secondo nuovi criteri. L'in¬

tima unione di elementi

strip

^{e diodi tunnel}

può

^{dare ri¬}

sultati che sono

principalmente

limitati dalle caratteri¬

stiche dei materiali.

Un loro

miglioramento può

^{in un}

prossimo

futuro,

aprire

il campo dei

picosecondi.