Microstrip gegen Stripline
Mikrostreifen und Streifenleitungen sind die beiden dominierenden Übertragungsleitungsstrukturen im PCB-Design. Mikrostreifen lassen sich einfacher herstellen und untersuchen, während die Streifenleitung eine bessere Abschirmung und einen geringeren Strahlungsverlust bietet. Die richtige Wahl hängt von der Frequenz, den Isolationsanforderungen und dem Budget für die Leiterplattenschicht ab.
Mikrostreifen
Ein Mikrostreifen ist ein Leiter auf der äußeren Schicht einer Leiterplatte mit einer darunter liegenden Massefläche, die durch das Substratdielektrikum getrennt ist. Ein Teil des Feldes erstreckt sich über der Leiterbahn in die Luft, wodurch eine effektive Dielektrizitätskonstante entsteht, die niedriger ist als die des Substrats.
Advantages
- Leicht zugänglich für Sondierungen und Nacharbeiten
- Niedrigere Herstellungskosten — äußere Schicht, keine vergrabenen Durchkontaktierungen erforderlich
- Niedrigerer dielektrischer Verlust bei hohen Frequenzen aufgrund eines partiellen Luftfeldes
- Einfach mit Endstartanschlüssen zu kombinieren
Disadvantages
- Strahlt mehr ab als Streifenleitung — oben nicht abgeschirmt
- Anfällig gegenüber Einkopplungen und Störungen durch externe Felder
- Die effektive Dielektrizitätskonstante variiert mit der Frequenz (Dispersion)
- Höhere Impedanzempfindlichkeit gegenüber der Dicke der Lötmaske
When to use
Verwenden Sie Mikrostreifen für HF-Leiterbahnen auf Außenschichten, an denen ein Tastzugang erforderlich ist, die Steckverbinder auf der Außenschicht landen und die EMI-Abschirmung auf Platinen- oder Gehäuseebene erfolgt.
Streifenleitung
Eine Streifenleitung ist ein Leiter, der zwischen zwei Masseflächen im Leiterplattenstapel vergraben ist. Das Feld ist vollständig im Dielektrikum enthalten, wodurch eine genau definierte, frequenzstabile charakteristische Impedanz entsteht.
Advantages
- Vollständig abgeschirmt — minimale Strahlung und Kopplung an benachbarte Schichten
- Stabile Impedanz — keine luftdielektrische Grenzfläche, keine Streuung
- Besser für Designs mit hoher Dichte und empfindlichen HF-Signalen
- Geringeres Übersprechen zwischen benachbarten Leitungen
Disadvantages
- Erfordert eine mindestens 4-lagige Leiterplatte — erhöht die Kosten
- Kann nicht direkt untersucht werden — erfordert Testvias
- Höherer dielektrischer Verlust als Mikrostreifen bei gleicher Frequenz
- Über Übergänge fügen Sie parasitäre Induktivität und Reflexionen hinzu
When to use
Verwenden Sie eine Streifenleitung für Hochfrequenzsignale, die isoliert werden müssen (PLLs, Uhren, HF-Verteilung), empfindliche Differenzpaare und alle Spuren, die keine Störungen ausstrahlen oder aufnehmen dürfen.
Key Differences
- ▸Der Mikrostreifen befindet sich auf den äußeren PCB-Schichten; die Streifenleitung ist zwischen den Grundflächen vergraben
- ▸Stripline bietet vollständige EM-Abschirmung; der Mikrostreifen ist oben offen und strahlt
- ▸Der Mikrostreifen weist aufgrund der partiellen Luftschnittstelle einen geringeren dielektrischen Verlust auf; die Streifenleitung hat ein stabiles μr
- ▸Stripline erfordert eine 4-lagige Leiterplatte; Microstrip funktioniert auf einer 2-lagigen Platine
- ▸Der Mikrostreifen ist für die Sondierung zugänglich; für die Streifenleitung sind Testdurchstechflaschen erforderlich
Summary
Entscheiden Sie sich für Microstrip für kostensensitive Designs, Steckverbinder für Außenschichten und wenn ein Tastzugang erforderlich ist. Wählen Sie Stripline für hochfrequente Isolierung, empfindliche Signale und dichte, mehrlagige Leiterplatten, bei denen elektromagnetische Störungen und Übersprechen kontrolliert werden müssen. Viele HF-Leiterplattendesigns verwenden beides — Mikrostreifen zu Steckverbindern und Streifenleiter für internes Routing.
Frequently Asked Questions
Was hat bei 10 GHz einen geringeren Verlust — Mikrostreifen oder Streifenleitung?
Microstrip weist bei hohen Frequenzen typischerweise einen geringeren Gesamtverlust auf, da sich ein Teil des Feldes in der Luft ausbreitet (niedrigerer μr), wodurch der dielektrische Verlust reduziert wird. Bei Microstrip nimmt der Strahlungsverlust jedoch mit der Frequenz zu. Der Bandleitungsverlust wird durch den dielektrischen Verlust im PCB-Material dominiert.
Kann ich Microstrip bei 77 GHz verwenden?
Ja, aber unter besonderer Berücksichtigung der Oberflächenrauheit, des Entfernens der Lötmaske und der Steckerübergänge. Oberhalb von ~20 GHz wird die Oberflächenrauheit von Kupfer zu einem erheblichen Verlustfaktor. Für Mikrostreifen werden typischerweise verlustarme Laminate (Rogers, Isola) oberhalb von 10 GHz benötigt.
Was ist ein koplanarer Wellenleiter (CPW)?
CPW fügt auf jeder Seite einer Mikrostreifenspur auf derselben Ebene Grundebenen hinzu. Dies bietet eine bessere Abschirmung als Mikrostreifen und verbleibt gleichzeitig auf der äußeren Schicht — ein hybrider Ansatz, der in HF-ICs, Antennenspeisungen und Hochfrequenz-PCBs verwendet wird.
Wie übergehe ich zwischen Mikrostreifen und Streifenleitung?
Verwenden Sie eine Durchkontaktierung, um zwischen den Ebenen zu wechseln. Der Durchmesser, der Bohrer und die Größe der Kontaktfläche müssen sorgfältig entworfen werden, um parasitäre Kapazitäten und Induktivitäten zu minimieren. Oberhalb von 10 GHz ist häufig ein Rückbohren (Entfernen des Kontaktstutzens) erforderlich, um Resonanzen zu vermeiden.