ГЛАВА 1. Линии передачи для ОИС СВЧ

В настоящей главе приводятся результаты по широкому классу миниатюрных линий передачи, составляющих основу построения базовых элементов и линий связи между базовыми элементами ОИС СВЧ. С одной стороны, этот материал носит обзорный характер включает алгоритмы расчетов формулы, «удобные» для систем автоматизированного проектирования. С другой, стороны, мы старались дать возможно более полное физическое толкование приводимым результатам.

§ 1.1. Симметричная полосковая линия

1. Определение. Схема. Конструкция.

Основные характеристики. Симметричная полосковая линия (СПЛ) представляет собой тонкую металлическую полоску конечной шнрпны расположенную между двумя параллельными металлическими пластинами на одинаковом расстоянии от каждой из них (рис. 1.1). Зазор между полоской и заземленными пластинами по конструктивным соображениям (жесткость крепления, устойчивость по отношению к вибрациям и т. п.) и с целью сокращения размеров СВЧ микросхем заполняется твердым магнитодиэлектриком с достаточно высоким значением показателя преломления является исторически первым типом полосковой ЛП. Долгое время основным ее недостатком считались большие омические и диэлектрические потери (малая добротность), однако за последние годы удалось резко снизить потери в металле и диэлектрике за счет новой технологии изготовления материалов, и поэтому роль СПЛ в ИС СВЧ вновь возрастает. С другой сторопы, СПЛ является, по существу, главным типом линии в ОИС СВЧ - по своей конструкции ОИС СВЧ «ближе» всего к СПЛ.

Рис. 1.1. Симметричная полосковая линия (структура поля -волиы)

Основным типом волны, распространяющейся вдоль СПЛ, является поперечная электромагнитная -волна, фазовая скорость

которой равна

где с — скорость света в вакууме, относительная диэлектрическая проницаемость однородного материала, полностью заполняющего поперечное сечение СПЛ.

Волновое сопротивление СПЛ для основного типа волны довольно точно определяется методом конформных отображений [18]:

где ширина полоски, толщина диэлектрика, полные эллиптические интегралы первого рода, отношение которых с точностью до пятого знака представляется через асимптотические формулы Гильберта [19]: