Influência da geometria do taper cônico e do processo de fabricação no desempenho de linhas de transmissão do tipo cpw ground

Abstract

Este trabalho investiga a influência da geometria do taper cônico linear e dos processos de fabricação no desempenho de linhas de transmissão do tipo Coplanar Waveguide with Ground (CPW-Ground), operando em 2,45 GHz. Foram analisados dois substratos amplamente utilizados em projetos de RF (FR-4 e Rogers 04350B) e dois métodos de fabricação: usinagem CNC e corrosão química. Para cada combinação de substrato, taper (10 mm e 20 mm) e processo produtivo, foram fabricados protótipos experimentais cujos parâmetros de espalhamento (S11 e S21) foram medidos por meio de um analisador vetorial de redes e posteriormente os dados recolhidos foram processados no MATLAB. Os resultados evidenciaram que a precisão geométrica associada ao processo de fabricação exerce influência direta no desempenho das linhas CPW-Ground. A usinagem CNC apresentou limitações relacionadas ao desgaste e à quebra das fresas, o que resultou em variações no gap e na largura das trilhas; ainda assim, mostrou comportamento mais regular e consistente ao longo da banda de frequência, com menores deslocamentos dos mínimos de S11. A corrosão química, por sua vez, proporcionou maior fidelidade dimensional em determinadas protótipos, refletindo em valores de S11 mais profundos, embora com maior dispersão entre protótipos. Em relação aos materiais, o substrato Rogers 04350B apresentou desempenho superior ao FR-4, caracterizado por menores perdas e maior estabilidade na faixa de operação analisada. Observou-se ainda que, contrariamente ao previsto teoricamente, o taper de 10 mm obteve, em vários cenários, melhor desempenho que o taper de 20 mm, evidenciando a forte influência das tolerâncias de fabricação. Os resultados obtidos demonstram a importância de considerar simultaneamente substrato, geometria e processo de fabricação no desenvolvimento de linhas CPW-Ground. Além disso, é importante considerar o setup utilizado nas medições, pois este pode influenciar e mascarar o verdadeiro desempenho das LT’s. Por fim, o estudo contribui para aprimorar o entendimento dessas estruturas e abre perspectivas para investigações futuras envolvendo vias de aterramento, perfis de taper alternativos, simulações e métodos de fabricação de maior precisão.