Download Medición de La Constante Dieléctrica Del Material FR4 y S 11...
UTN � FRBA M������ E����������� II �������� �� ��������� ����������� �� �������� �� ������ ���
Curso: R5053 Profesor: Profesor:
Ing. Cecconi, Juan
JTP/ Ayudantes: Ayudantes : Ing. Musolino, Augusto Ing. Hidalgo, Damián
Integrantes:
Acuña Esparza, Juan
(116649-9)
[email protected] [email protected]
Berti Ponsone, Emmanuel (116128-3)
[email protected] [email protected] Godoy, German
(113325-1)
[email protected] [email protected]
Gribaldo Fernando
(116944-0)
[email protected]
Lescano, Gustavo
(113481-4)
[email protected] [email protected]
Lumma, Federico
(119928-6)
[email protected] [email protected]
Fecha de entrega: Observaciones:
22 / 02 / 2011
�������� � ������� ������������ �� D������������ �� C�������� ����������� �� �������� FR4
������ Introducción ........................................................................................................ 3 Desarrollo ........................................................................................................... 3 Diseño de circuito impreso ................................................................................. 4 M��������� M���������.......................... ........................................... ................................ ............................. ............................ ................................ .......................... ........ 4 P����� �������� ������� ............................................................................................. 5
Software de simulación ...................................................................................... 5 Aplicación de Parámetros S ............................................................................... 6 D��������� �� ���������� S ....................................................................................... 6 U���������� �� ���������� S �� �� �������� ............................................................... 7
Simulaciones ...................................................................................................... 7 V�������� �� ��� ���������� S �� ������� �� �� ��������� ��� ������� �� �� �������� � �� ����� �� �� ����� �� FR4 ..................... ..................................... ............................... ............................. ................................ ...................... .... 7 V�������� ��� ��������� S21 �� ������� ��� ������� �� �� �������� �� ����� ......... 8 E������ �� �������� ................................................................................................... 8 V�������� ��� ��������� S21 �� ������� ��� ������� �� �������� �� FR4 ............. .......... ... 10 V�������� ��� ��������� S21 �� ������� �� �� ��������� ����������� ��� �������� 12 R��������� �� �� ���������� .................................................................................... 13 C���� C���� ��������� ��������� ............................ ............................................ .............................. ............................. ................................ ......................... ........ 14 F���� �� �������� ��������.............................. ................................................ ................................. ............................. ................................ .................... .. 15
Mediciones ....................................................................................................... 15 A��������� V�������� A������ E8363B ....................................................................... 15 E����������� E��������������� ���� .......................... ............................................ ................................ ............................. ................................ ......................... ........ 15 C���������� C���������� ........................... ............................................. ................................ ............................ ............................. ................................. .................. 16 D����������� �� ������ ........................................................................................ 16 P����� �������������� .......................................................................................... 16 R��������� �� ��� ���������� � ������ �� �� ��������� ����������� .................... ......... .................. ....... 17 F���� ���������� ����������� S��� L����� UNSAM .................................................. 25
Conclusión........................................................................................................ 28 Bibliografía ....................................................................................................... 29
UTN�FRBA
M������ E����������� II
(2010)
G���� 1: A����, J. � G������� F. � G����, G. � L��� ���, G. � L����, F. � P������, E.
P��� 2 �� 29
�������� � ������� ������������ �� D������������ �� C�������� ����������� �� �������� FR4
������������ E� ���������� �� ��������� �������� �������� ������� �� ����������� �� ������� �� �� ����� �� ��� GH�. E��� ���� ��� ��� ��������� ������� ��� ���������� �� ��� ������ ����� ��� ������ �� �������� ��� ���������, �� ��� ������� ���� ������ �� �����������. E� ��������� ��� ���������� �� ��� ���� �� ��������� ����������� �������� ��� ��������, �� ��� ������ �� ����� ������� �� ����� �� �� ��� ��� ������� �� ��������. S�� �������, ��� ����������� ���� ����������� �� ����� �� ��� �� ��������� � ����� �����������. E� ��������� ��� �������� �� ������ � ���� �� ������ ��� ������� �� ����� ������ � ������ ������� �� ����� �� �� ��������� ����������� ���� ����������� �����. E� ������ ������� ���� ������ � ���� ������� �������� ����� ���� ������ �� ��������� �� �� ����� ����������� ������������ �� ��� ��������� ����� ���������� �������� ��������� ��� ��� ����� ��� ���� ��� �� �� ����������� �� ���������� �������� ��� 1
����������� (CAE) , �� ������ ������� ����� �� ���������� ���� ���������� �� ��������� ����������� ��� �������� � �� ���������� ���������. E� ������ �� ������ �� ��������� � ��� ������ �� ��� ������ ������ � ������������� ������� �� ������ �� ���������� �� �������� FR4.
���������� S���� �� ���� �� ����� ��� ���������� �� ��� ������ �� �������� FR4, �� ����� �� �� ��������� ����������� �� �� 4.5 � 10 MH� � �� ����������� �� �������� �� ������� ��� �� �������� �� �������� �� ������� ���������. S� ������� ���������� ������� �S�������� �� ���������� �� ���������� ����������� � �� �������� ��� �� ��������� ����������������. L� ������� ��������� ���� �������� �� �������� ������� ��� �������� �� ��� �� ����� ������������ � �� ���������� �� ��� UV ���� ����� �� ������ �� �� �����; ����� �� ������ �� ���������� ������� � ���������� �� ������ �� ����������. U�� ��� ���������� ��� ��������� �������� �� ����� ��� ���������� S �������� �� ���������� ��������� � �� ��� ���������� ��� ��� ���������� ��� �� �������� �� �� ���������� �� �� PC �������� �� ��� �������� ��� ������� �� �� ��������� ����������� �� �� ���������� �� ������ ��� ��� ���������� ��� ����� �� �� �������� � �� ����������. L�� ������� ��������� ��� ��� ���������� ���� ������� �� ��������� ��� ������ ���������.
1
S� ���� ��� ��� �� ������ CST M�������� S����� 9
UTN�FRBA
M������ E����������� II
(2010)
G���� 1: A����, J. � G������� F. � G����, G. � L��� ���, G. � L����, F. � P������, E.
P��� 3 �� 29
�������� � ������� ������������ �� D������������ �� C�������� ����������� �� �������� FR4
������ �� �������� ������� ����������
E� ������� ���������� ���� ���������� � ������� �� ����������� ����� 300 MH� � 300 GH�, ��� ��� �������� �� ���� �����
λ=�/�=1� � λ=1��, ���������������.
E��������� ��� ����� ������������, ������� ��� �������� �� ���� �� �� ����� �� ����������. D����� � ��� ����� ����������� (� ������ ���������� �� ����), �� ������ �� ��������� ������� �� �� ����� ���� ������������ ���� �������� ��������� �� ����� �� ����������, � ��� ��� �������� � ��� ���������� �� M������ ���� ������������ �� �������������� �� ��� ������������ �������� �� ���� ����� �� �����������. L�� ����������� ���������� ��� � ������ ��������� ������������, ����� �� ���� �� �� ������� � ��������� ������ ������������������ ����� �� ���� ��� ����������� ������ ��� ����������� �� ���� ����� �� �� ����� �� �� �������� �� ���� (L ∼λ). A ����������� ����� ��� �����, �� �������� �� ���� �� ��������������� ������, �� ����� ��� ��� ��� ��������� �� ���� �������������� � ������ �� ��� ����������� �� �� ���������� (Lλ). E� ���� ���� ��� ���������� �� M������ �� ������ ����������� � ������ ��������� �������� ������� ��� ��
������ �� ������
����������. E���� �������� �� ������� � ����� � �������� �� ���� ������������, � ��� ��������� ���� ������������. S� �������� �������� � �� ����� �� ����� �� �������� �������� ��������������� ��� ��� �� ��� �������� � ��� ����������� �� ������ �� �������� ��� �� ����� ���������, ��� ���� �� ����������� �� �� F����� 1; R�������, �� ������� ��� �� ������, ��� � �� ����� ��� �������� ����� ����������� ��������� ����� �� ���������� �������� (����� ���� ����)
������ 1
UTN�FRBA
M������ E����������� II
(2010)
G���� 1: A����, J. � G������� F. � G����, G. � L��� ���, G. � L����, F. � P������, E.
P��� 4 �� 29
�������� � ������� ������������ �� D������������ �� C�������� ����������� �� �������� FR4
E� �� F����� 1, �1 ��������� � �� ���������� ��� �� �� ������� ����� �� ����� �� �� ����� ����� ���� �������� �� ��������; �2 �� �� ���������� ��� �� �� �� �� ����� �� ����� ������� ����� �� ������������� �� �� ��������; �� ���������� � ��� �� �����, �� �� ����� ������, �� ���������� �� �1 � �2 ����: � = �1 + �2 ������ �������� ������� E� ������ ��� �������� ��� ��������� ��� �� �������� A������ � ����� �� ������� ��� ��������� �� �������� CST ���� �������� ��� ������������. A ������������ �� ������� �� ������:
������ 2: ������ �� �������� ������� � �����
�������� �� ���������� E� �������� CST ������� ����������� � ������� �� �������������� �� ����� ��� ��������� �� ��� ���������� �����������: •
M���������
•
C��������� ���������.
•
A������.
•
C��������.
N������� �� ���������� ���� �� ���������� � �� ���������� �� �� ������� �� ������ ���� ��� �� ���� ��������. E� �� ����� �������� �� ���������� ������� ���������� � ���������� ����� ��� ���������� ������������� (��������� � ����������� ��� ��������), ���� ��� ���������� ��� ��� ������� ���� ���� �� �������������� ��� ��� ����������. D��������� �� �������� � ��������, ������� ��� �������, ������� ��� ������ ��
UTN�FRBA
M������ E����������� II
(2010)
G���� 1: A����, J. � G������� F. � G����, G. � L��� ���, G. � L����, F. � P������, E.
P��� 5 �� 29
�������� � ������� ������������ �� D������������ �� C�������� ����������� �� �������� FR4
����������� � ����������� �� ��������, ���������� ��� ������� ��� ������ � ��� �����������S, ���������� ��� ����� �� ������ � ��� ���������� �������������. P��� ����� ����������� �� ��� ���������� � ������ �� ��� ��� ��������, �� ����� ��������� ������� � �� ������� ��� �������� ������� ��� ���������� ��������, ��� ������ ��� ��� ���� �������� ���� ��� ��� �������� ����� �� �� ����������� ��� �����.
���������� �� ���������� � F����������, ��� ���������� S ������ ��� ��������� ���� ��������� ������� �� ����������� ������������ ��������. E���� ��������������� ������������ ��� ��� ���������� ����������, ��� ��� ���������� ���������� � � ��� �������������� �� �� ���������� �������������� �� �� ����� �� �����������. ���������� �� ���������� �
U�� ��� �� ���������� �� N ������� ����� N ������ �� ��� ������ ������ ������ � ����� ��������. E� �������, �� �������� ����� ������ �� ��������� ����� � ��������� ����. P�� ��� ��� N ������ ���������� � N ����� ����������. S� ����� �������� ��� �� �������� ����� ��� ��������� ��� �� ������, ��� ��� �� �������� �� ������� ����� ���������, ����� ����� ��� ������� �� �� ��� ���� � ����� ����� ����������. A������� � ���� ������ ���� �� ������ �� ����� �� ���������� �� �� ��� �� �������� �� �� ���� � �� ���� �� �������. U��������� �� ����� �� ���������� �������� ��� ������ ������ ���� �� �� ����� � ���� �������� � ��� ����� ��������� � ���������. L� �������� �������� �� �� ������� ���� �������� �� ��������� ��� �� �������� �������� ��, � �� �������� �������� �� �� ������� ���� �������� �� ��������� ��� �� �������� �������� ��. L�� ���������� �� ���� �������� ��� ��������� �� �� ������ A (1�N) � ��� ��������� �� �� ������ B (1�N). L�� ����� ��������� ��� ���������� �� ������� �� ��� ��������� ��� �� �������� ���������, ����� S �� ��� ������ �������� N�N �� ������� ��������� ������� ������ �� ����������. E��� ��������� ������������� �� �������������� �� �� ���. E� �������, ��� �������� �� ���� ������, ����������� ���������� S, �������� ����� �� �� ����������. E� �� ���� �� ������� �������� ���������� �� ������� ��������� �� 2 �������, ��� �� ������� � ��� �� ������, ��� �� ���� ��� ����������� ����������� ������ �� �� ��������� �����: �1= S11 �1 + S12 �2 �2 = S21 �2 + S22 �2 C���������� ��������� 4 ���������� S. ����� ������ ���������� ��������� �� �������� ��������� 8 ������� ���������; ��� ������ ���� � ����������, � �� ������ � �� ������ �� ���� �� ���� ��� �� ��� ���������� S. C����������� �� ����������� ������ �� UTN�FRBA
M������ E����������� II
(2010)
G���� 1: A����, J. � G������� F. � G����, G. � L��� ���, G. � L����, F. � P������, E.
P��� 6 �� 29
�������� � ������� ������������ �� D������������ �� C�������� ����������� �� �������� FR4
����� ���������� S. S� �� ������ �� ������ 2 ���� ���������, �� �����, ��� �� ����� �� ����������� ���� ��������� � ��� ����� ��� ���������� �������� ��� ��� �� �� ��������� �����������, ����� �� ��� ���� �� ������� �� ������ 2. L� ���� �� ������� �� �� ������ 1 (�1) ������ ��� ���� ��������� �� �� ������ 1 (� 1) � ��� ���� ����������� �� �� ������ 2 ��� �� ��������� �� �� �����. L� �������� ����� ��� ���������� �� ����� ����� �� ������� ��� �� ��������� S21. D� �� ���������� �� ����� ��� S11 �� �� ����������� �� ��������� ��� ������ 1 �� �� ���, S22 �� �� ����������� �� ��������� ��� ������ 2. E� ������ S12 � S21 ��� ��������������� �� ����������� �� ����������� ��� ������ 1 �� 2 � ����� �� 2 �� 1. C����������� ��� �� ��� �� �������� �������� �� ��������� � ����� ��� ������������ �� ��� ������������ �� ��������� � �����������, �� ���� ������� ���:
A ������ �� ����� ����������� ��� ������� �� ������� ���������� ����� ����������� �� �� ������, ���� ��� ������� �� ��������, ������ ������� �� ��������� �� �� ������� ���������. E��� ���������� �� ��������� �� ���� �� ����� �� ��� �� 2 �������, ���� ����� ����� ��� ������� ��� �������� ��������. ����������� �� ���������� � �� �� ��������
C�� �� ��� �� ���������� �� ��������� ����������� �� �� ����� � ��������, �� ������ �� ���� ��������, �� ���� ��� ��� �� ����� ��� ��������� S21 (������������� ������� ������� �� ������) ����� 1 ���� ����� ��� ������� ��������� � �� ���������� 2.3GH�, � ���� ���� ���� ����� ����������.
������������ ��������� �� ��� ���������� � �� ������� �� �� ��������� ��� ������� �� �� �������� � �� ����� �� �� ����� �� ��4
UTN�FRBA
M������ E����������� II
(2010)
G���� 1: A����, J. � G������� F. � G����, G. � L��� ���, G. � L����, F. � P������, E.
P��� 7 �� 29
�������� � ������� ������������ �� D������������ �� C�������� ����������� �� �������� FR4
������ 3: �������� ������� �� ����������
E� ��������� �������� ����� ���� �������� ����������, �������� ��������� ������������ ���������� �� �������� CST M�������� S�����, ���� ����� �� ��������� S21 �� ������ �� ��� �� ������� �� �� �������� �� ����� ���� �� ������� ��� �������� �� �� ����� �� ��������. L�� ����������� �� ������ ���� ��������� �������� �������� �� ��� ����� �� ����� ��� ��� ��������� ��������� ��� ����� � �� �������� ��� �� 35 ����������� � 1.6 ���������� ���������������. S� ��� � �������� ��� ����� �� ������������ �������� ����� ��������� ���� ���������� ��� ���������� ��� ��� �� �� ���������� ������� � ���� ��� ��� ������� ��������� �� ��� ����������. T��� ���� ����� ���� �������� ����� ��������� ��� �� ���������� �� ���������� ��� ������ �� ������� ����������� �� ������ ���������� ������� � ������ ����� ������ ������ �� ������� ������� ��� �� ���������� ���������, ���� �� ������, �� �� ����������� ����������� �� �� ��������� �� �� ��������� ����������� ��������. ��������� ��� ��������� �21 �� ������� ��� ������� �� �� �������� �� �����
E������ �� �������� ��������� ����� ������������ (1 .6��).
UTN�FRBA
M������ E����������� II
(2010)
G���� 1: A����, J. � G������� F. � G����, G. � L��� ���, G. � L����, F. � P������, E.
P��� 8 �� 29
�������� � ������� ������������ �� D������������ �� C�������� ����������� �� �������� FR4
������ 4 : ��������� �21 � ��� ������� �� ����� �� 35 ����������� � �������� �� 1.6��
������ 5 : ��������� �21 ���� ������� �� ����� �� 38.5 ����������� � �������� �� 1.6��
������ 6 : ���������� �� �� ���� �� �� ��� �� ��������� �� ���������� �� ���������� ���� �� ������� �� ����� �� 38.5 ����������� � �� 1.6�� �� ��������.
V����� ���� �� �� ��������� �������� �� �� ���������� �� ���������� �� ������� ��� ������� ��� �����: UTN�FRBA
M������ E����������� II
(2010)
G���� 1: A����, J. � G������� F. � G����, G. � L��� ���, G. � L����, F. � P������, E.
P��� 9 �� 29
�������� � ������� ������������ �� D������������ �� C�������� ����������� �� �������� FR4
∆ ∆
% � 100 ∗
% � 100 ∗
(��.� − ��) ��
(2.�100 − 2.�0�0) 2.�0�0
� 10%
� 0.0��%
E��� ������ ����� ��� ���� ��� ��������� ��� 10% �� �� ������� �� �� �������� �� �����, �� �������� ��� ��������� ��� 0.038% �� �� ���������� �� ���������� ��� ������. ��������� ��� ��������� �21 �� ������� ��� ������� �� �������� �� ��4
E������ �� �� �������� �� ����� ��������� ����� ������������ (35��).
������ 7 : ��������� �21 � ��� ������� �� ����� �� 35 ����������� � �������� �� 1.6��
������ 8 : ��������� �21 ���� ������� �� ����� �� 35 ����������� � �������� �� 1.76��
V���� ���� �� �� ��������� �������� �� �� ���������� �� ���������� �� ������� ��� ������� ��� ��������:
∆
% � 100 ∗
UTN�FRBA
(1��0 − 1�00) 1�00
M������ E����������� II
� 10%
(2010)
G���� 1: A����, J. � G������� F. � G����, G. � L��� ���, G. � L����, F. � P������, E.
P��� 10 �� 29
�������� � ������� ������������ �� D������������ �� C�������� ����������� �� �������� FR4
∆
% � 100 ∗
(2.���� − 2.�0�0) 2.�0�0
� 1.0�%
E� ���������� ������ �� ��� ����� �� ����� ��� ��������� ������ ��� ������� ��� �������� �� ��.�%. A ������������ �� ������� �� ��������� �� �� ���������� ���� ����� ��������� ��� ��������� �� ��������.
������ 9 : ��������� �21 ���� ������� �� ����� �� 35 ����������� � �������� �� 1.6736��
∆ ∆
% � 100 ∗
% � 100 ∗
(1���.� − 1�00.0) 1�00.0
(2.�1�� − 2.�0�0) 2.�0�0
� �.�%
� 0.���1%
S� ������� ��� �� ���� �� ��������� ��� ������� ��� �������� ������� �� ������ ��� ������������� ��� �� ��������� ��� ������� ��� �����, ����� ������ ��� �������. S�� �������, ����� ����������� ����� ��� ���������� ������ � ��� ����������� �� �� ����� �� �� ��������� ����������� �������� ��� �������� ���� ����� ������� �� ���������� �� ���� ��� �� ��� ����������� �� ��� ����������.
UTN�FRBA
M������ E����������� II
(2010)
G���� 1: A����, J. � G������� F. � G����, G. � L��� ���, G. � L����, F. � P������, E.
P��� 11 �� 29
�������� � ������� ������������ �� D������������ �� C�������� ����������� �� �������� FR4
��������� ��� ��������� �21 �� ������� �� �� ��������� ����������� ��� ��������
������ 10 : ��������� �21 ���� ������� �� ����� �� 35 ����������� � �������� �� 1.6�� � ��������� ����������� 3.
������ 11 : ��������� �21 ���� ������� �� ����� �� 35 ����������� � �������� �� 1.6�� � ��������� ����������� 3.3
V����� ���� �� �� ��������� �������� �� �� ���������� �� ���������� �� ������� �� �� ��������� ����������� �������� ��� ��������:
∆ ∆
% � 100 ∗
% � 100 ∗
�.� − �.0 �
� 10.00%
(2.�1�0 − 2.�0�0)
UTN�FRBA
2.�0�0
M������ E����������� II
� −�.��%
(2010)
G���� 1: A����, J. � G������� F. � G����, G. � L��� ���, G. � L����, F. � P������, E.
P��� 12 �� 29
�������� � ������� ������������ �� D������������ �� C�������� ����������� �� �������� FR4
���������� �� �� ����������
������ 12: ����� �� ���������� ���������
L� ���������� �� ������� �������� ��� ��� �������� CST M�������� S����� 9 �� �� ����� �� ���������� ��� �� ������� �� �� ������. D���� ���������� ������ �� ��������� ����� �� ������� �� �� ���������� �� ��� ������� ���� �� ��������� �� ���������� S21:
������ 13: ��������� �21
A��� �� ����� �������� ��� �� ������ ���������� �� ���������� �� �� �=2.61GH�. E� ���� ���������� �� �������� ��������� �� �� ������ 1 ��� �������� �� �������� ���� �� �� ��������� ��� �� ����, ����������� ��� �� �������� ��� ����� �� ������ 2 ��� ������������� ����. E��� �� ���� � ��� ���� ���� ����������, �� �������� ��������� ��� ���� �� �� ���� 180�, ��������� ��� �� �������������. A������ � �� ���������� �� ���������� ��������, �� ���������� ������������ ���� �������� �� �������������� �� ��� ������ ���������� � ����������, ����� ��� �� �������� �� ������� �� ��� ������. P��� ���� �� ���������� ��� ����������� ���������, �� ������� �� ����� �� ���������� �� ���������� �� ����������, �1=2.61GH� � �� ���� �� �2=4GH�. E��� ������ �� ������ �������� �� ������ ��� �� ����� �� S21 �� ������� � �� ������, ��� �� ��� �� ���������� ����������.
UTN�FRBA
M������ E����������� II
(2010)
G���� 1: A����, J. � G������� F. � G����, G. � L��� ���, G. � L����, F. � P������, E.
P��� 13 �� 29
�������� � ������� ������������ �� D������������ �� C�������� ����������� �� �������� FR4
����� ���������
������ 14 ����� ��������� � �=2.61���
������ 15 ����� ��������� � �=4���
������ 16 �������� �� ������� ��������� � �=2.61���
������ 17 �������� �� ������� ��������� � �=4���
UTN�FRBA
M������ E����������� II
(2010)
G���� 1: A����, J. � G������� F. � G����, G. � L��� ���, G. � L����, F. � P������, E.
P��� 14 �� 29
�������� � ������� ������������ �� D������������ �� C�������� ����������� �� �������� FR4
����� �� ��������
������ 18 ����� �� ���� ���� � �=2.61
������ 19 ����� �� �������� � �=4���
E� ��� ������� �� ����� �������� ������������� �� �������������� ��� �������� � ����� �����������. E� �� ���� �� �� ���������� �� ���������� �� ���� �������� � �� ���� ��������� �� �������������, ����������� ��� ��� ������������� ���� �� ������� ��� ����� �� ������ 2. E� �� ���� �� �=4GH� �� ����� �������� ��� �� ���� �� ����� �� �������� �� ����� ����������, ����������� ��� �� ���� ��������� �� �� ������ 1 ������ ���� �� �� ��������� �� ������ 2, �� �����, �� ����� S21 =1 ( ���������������).
���������� ���������� ��������� ������� �8363�
2
���������������� •
10 MH� �� 40 GH�
•
110 �B �� ������� �����