Ligne de transmission planaire
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Les lignes de transmission planaires sont des lignes de transmission constituées de conducteurs, ou dans certains cas de bandes diélectriques (bandes isolantes) : des lignes plates en forme de ruban. Les lignes de transmission planaires sont utilisées pour connecter les composants sur les circuits imprimés et les circuits intégrés fonctionnant dans les diverses bandes de fréquences micro-ondes car la caractéristique planaire s'adapte bien aux méthodes de fabrication de leurs composants. Les lignes de transmission sont bien plus que de simples connexions. Dans le cas d'interconnexions simples pour un circuit électrique à basses fréquences, la propagation de l'onde électromagnétique le long du fil est suffisamment rapide pour être estimée instantanée et les tensions à chaque extrémité du fil sont alors considérées identiques. Si la longueur du fil est trop grande par rapport à la longueur d'onde (en général, s'il dépasse un dixième de la longueur d'onde. Voir l'article longueur électrique), ces hypothèses ne sont plus valables et il faut utiliser la théorie des lignes de transmission. La géométrie des lignes de transmission est contrôlée avec précision pour être en mesure de prédire facilement son comportement électrique : dans la majorité des cas, la section transversale est maintenue constante sur toute la longueur. A basses fréquences, ces considérations ne sont nécessaires que pour les câbles reliant différents appareils, mais aux fréquences micro-ondes, la théorie des lignes de transmission s'applique dès que la distance se mesure en millimètres. Par conséquent, des lignes de transmission sont nécessaires à l’intérieur des circuits.
Le premier modèle de ligne de transmission planaire a été conçu pendant la Seconde Guerre mondiale par Robert M. Barrett. Cette structure est appelée "ligne ruban" et constitue aujourd'hui encore l'une des quatre principales structures utilisées avec la ligne microruban, la ligne triplaque suspendue et le ligne coplanaire (apparentée à un guide d'onde coplanaire). Ces quatre structures sont constituées de deux conducteurs (dans trois d'entre elles, le plan de masse est un des conducteurs). Par conséquent, leur mode de transmission (c'est-à-dire la distribution des champs de l’onde électromagnétique) prédominant est identique, ou presque, au mode provoqué par deux fils. D'autres structures planaires de lignes de transmission existent, comme la ligne à fente, la ligne à ailettes ou le guide image. Elles transmettent l'information le long d'une bande de diélectrique, et le guide d'onde intégré au substrat forme un guide d'ondes diélectrique à l'intérieur du substrat avec des lignes de piliers. Ces structures ne peuvent pas prendre en charge le même mode qu'une paire de fils et ont donc des propriétés de transmission différentes. Beaucoup de ces structures ont une bande passante plus étroite et produisent en général plus de distorsion du signal que les structures avec deux conducteurs. Leurs avantages dépendent des structures avec lesquelles elles sont spécifiquement comparées, mais peuvent inclure de faibles pertes et une meilleure plage d'impédance caractéristique.
Les lignes de transmission planaires peuvent être utilisées pour construire des composants ainsi que pour les connecter. Aux fréquences micro-ondes, il arrive souvent que les composants individuels d’un circuit soient trop grands par rapport à la longueur d'onde du signal. En conséquence, ils ne peuvent plus être traités comme des composants à constantes localisées, c’est-à-dire comme s’ils existaient en un point unique. Il est souvent peu pratique d'utiliser des composants passifs à des fréquences micro-ondes, soit pour cette raison, soit parce qu'il est trop difficile de produire des valeurs aussi faibles que celles requises. Un modèle de ligne de transmission peut remplir la même fonction que ces composants. Des circuits entiers, appelés circuits à éléments distribués, sont fabriqués de cette manière. Ce type de circuit est souvent utilisé pour les filtres. Cette méthode est particulièrement intéressante à utiliser sur les circuits imprimés et les circuits intégrés RF comme un circuit intégré monolithique hyperfréquence (MMIC). En effet, ces structures peuvent être fabriquées avec le même procédé que le reste de l'assemblage en appliquant simplement des motifs sur le substrat existant. Cela donne aux technologies planaires un avantage économique important par rapport à d'autres structures comme la ligne coaxiale.
Certains auteurs font une distinction entre la ligne de transmission (une ligne qui utilise une paire de conducteurs) et le guide d'onde (une ligne qui soit n'utilise pas de conducteurs, soit utilise un seul conducteur pour contraindre l'onde dans le diélectrique). D'autres utilisent ces termes comme des synonymes. Cet article inclut les deux genres, à partir du moment où ils sont sous une forme planaire. Les noms utilisés sont les plus courants et n'indiquent pas nécessairement le nombre de conducteurs impliqués. Le terme guide d'ondes, lorsqu'il est utilisé seul, désigne une structure de guide d'onde métallique creux ou rempli de diélectrique, qui n'est pas une forme planaire.