Forum: HF, Funk und Felder Microstrip Impedanz >Frequenzabhängigkeit<?


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von Mike (Gast)


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Hi,

warum fällt bei der Berechnung der Impedanz die Frequenzabhängigkeit 
heraus? Laut  IPC-2141A (2004) Formel bspw. hier:
https://www.eeweb.com/tools/embedded-microstrip-impedance

Wenn ich das Tool von www.saturnpcb.com nehme, dann ist die "normale" 
Microstrip noch frequenzabhängig aber die eingebettete auch nicht mehr 
(siehe Screenshots).

Danke
Mike

von Test (Gast)


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Mike schrieb:
> Wenn ich das Tool von www.saturnpcb.com nehme, dann ist die "normale"
> Microstrip noch frequenzabhängig aber die eingebettete auch nicht mehr
> (siehe Screenshots).

Ja und nein. Die hinterlegten Formeln sind ja alles Schätzungen 
(Approximationen). Und natürlich haben alle Materialien eine 
Frequenzabhängigkeit. Ausnahmslos. Sei es das epsilon_r oder tan_d des 
Substrates, Skineffekt, Auswirkungen der Oberflächenrauhigkeit, ...

Dementsprechend beeinflusst das auch alles die Impedanz des Microstrips. 
Manche dieser Berechnungen lassen das halt unter den Tisch fallen (wie 
hier der embedded microstrip), andere sind genauer und versuchen das in 
der Impedanzberechnung mit zu berücksichtigen ("normaler" microstrip). 
Kannst ja auch probieren in dem du verschiede Werte für die Frequenz 
eingibst. Hat keinen großen Einfluss (verglichen mit anderen 
Eingabeparametern / Fertigungstoleranzen) und erfolgt teils sprunghaft.

von Helmut S. (helmuts)


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Mike schrieb:
> Hi,
>
> warum fällt bei der Berechnung der Impedanz die Frequenzabhängigkeit
> heraus? Laut  IPC-2141A (2004) Formel bspw. hier:
> https://www.eeweb.com/tools/embedded-microstrip-impedance
>
> Wenn ich das Tool von www.saturnpcb.com nehme, dann ist die "normale"
> Microstrip noch frequenzabhängig aber die eingebettete auch nicht mehr
> (siehe Screenshots).
>
> Danke
> Mike

Bei Saturn-PCB hatten sie halt zufällig eine Näherungsformel die eine 
ganz kleine Frequenzabhängigkeit hat. Leider berücksichtigen sie den 
viel größeren Effekt, der durch die Frequenzabhängigkeit des 
PCB-Materials kommt, nicht. Man kann natürlich den Faktor eps_r 
anpassen, wenn man ein Datenblatt hat.
Beispiel:
https://www.eurocircuits.de/wp-content/uploads/Document/PCL370HR-Laminate-and-Prepreg-Isola.pdf

von Mike (Gast)


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Danke,

hatte mir das fast schon so gedacht, aber insbesondere der Hinweis das 
man  mit dem Saturn-PCB Rechner testen kann, wie gering der Einfluss der 
Frequenz ist, war hilfreich!

Grüße
Mike

von Karl M. (Gast)


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Es gibt ja noch anderes Material als FR4,

Ein bekannter, sprach mal von Roger, telfonbasiert, das geht's auch über 
500MHz.

von nachtmix (Gast)


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Wenn bei deiner Anwendung die genaue Einhaltung des Wellenwiderstands 
wichtig ist, solltest du überhaupt kein FR4 nehmen, weil die 
diesbezüglichen Daten des Materials großen Toleranzen unterliegen, - 
sowohl zwischen verschiedenen Herstellern wie auch zwischen 
verschiedenen Chargen.
Für unkritische Anwendungen, z.B für kurze Leitungen zur 
Signalübertragung zwischen zwei ICs, kann man das Material aber bis 2,5 
GHz verwenden.
Falls es auf geringe Dämpfung ankommt, würde ich schon ab 500MHz evtl. 
sogar weniger kein FR4 mehr nehmen.


Karl M. schrieb:
> sprach mal von Roger

Rogers - mit s.
Die auf PTFE basierenden Materialien sind aber sehr teuer und mechanisch 
etwas nachteilig.
Ökonomischer ist es das auf einem "Kohlenwasserstoff" (PE, PE?) 
basierende RO4003 zu verwenden, das auch bis 10GHz sehr gute und vor 
allem garantierte Daten aufweist.

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