マイクロストリップラインのはなし

マイクロストリップラインとは
[Microstrip Line]で、高周波の信号を伝達するライン。多くはプリント基板上の銅箔パターンで構成されデバイス間の整合や信号伝送に用いられる。
ハード的には
プリント基板は通常材料としてガラスエポキシなどが使われますが、高周波では損失が少ないテフロンや、逆に誘電率が高い（パターンが小さくできるので）セラミック素材なども使われます。
　一般的にはこの素材の表に伝送ライン、裏にGNDプレーンとして両面基板として利用されますが、デジタル回路などと混在する場合には複数の層をもったプリント基板が使用されます。
　このプロント基板の厚さや希望する伝送インピーダンスによってパターンの幅を決定しますが、簡単な計算にアジレント社(旧HP)の無償の計算CAD AppCAD が便利です。

ちなみに代表的な両面ガラスエポキシ基板で厚さ 1.6mm の場合 2mm の幅で約 50Ω、基板厚さを0.5mmにすると 0.5mm の幅で約 51Ωとなります。この0.5ｍｍ厚の場合、デジタル基板でよく使われる 0.2mm幅では67Ω程度です。
　ガラスエポキシ(FR-4)は通常誘電率が4.6程度ですが、実は基板メーカーやロットによっても管理されない普通の素材はばらつくので、注意が必要です。またテフロン基板は数GHｚ以上で使用する場合や、高出力電力を扱う場合に有効ですが、基板自体が柔らかかったり、スルーホールの信頼性などで高価な場合が多いです。
ソフト的には
デバイスと伝送ライン(50Ω系）で整合をとる場合、インピーダンスが低い時はパターン幅が広く、高い場合は狭くなります。基板設計のＣＡＤでは同一太さのラインが普通ですので、この場合は面や多角形で作成しますが、パターン幅だけでなく、パターン周辺のGNDとの距離でもインピーダンスが変わるので、GND面発生時のクリアランスなどを普通の 0.3mm程度にしたままですと、近すぎてインピーダンスが狂ってしまう場合があります。調整用としてラインの周辺に小さな四角いランドを多く設けて調整時に半田で繋げ、整合をとるなんて手法も1品モノには時々見られます。