10.6. Полосковые линии

СИММЕТРИЧНАЯ И НЕСИММЕТРИЧНАЯ ЛИНИИ

Полосковые (или ленточные) линии получили широкое распространение в связи с (внедрением технику свч технологии печатных схем [17]. Они используются преимущественно в сантиметровом и дециметровом диапазонах. Их изготавливают на основе диэлектрических пластин, покрытых металлической фольгой толщиной

Используются высокочастотные диэлектрики: фторопласт, полистирол, полиолефины, стеклоткань, пропитанная фторопластом или мремииеарганичеокой смолой.

Рис. 10.14

Несимметричная линия (рис, 10.14а) конструктивно наиболее проста, однако имеет существенный недостаток: часть волны распространяется в воздухе и вызывает нежелательные связи с другими элементами схемы. Симметричная линия (рис. 10.146) «диэлектрический сэндвич» — практически полностью экранирован а. При ширине внешних пластин толе на их краях практически отсутствует; этом случае полосковая линия эквивалентна коаксиальной с очень узкими щелями во внешнем проводнике.

Коэффициент затухания линии со оплошным диэлектриком определяется в основном потерями в диэлектрике. Этот источник потерь почти полностью устраняется в (воздушной линии (рис. 10.14в), у которого проводящие ленты расположены по обе стороны тонкого диэлектрического листа и соединены (между собой; опоры этого листа удалены в область, где поле практически отсутствует. Широкие пластины линий заземляются и соединяются между собой.

ТИПЫ ВОЛН

Основной в полосковой линии является волна типа ТЕМ. Диэлектрический слой имеет конечные размеры, поэтому у его границы в воздухе образуется (поверхностная волна. Однако поле этой волны столь мало по сравнению с полем в диэлектрике, что отличие структуры водны в линии от поперечной, особенно у симметричных конструкций, может не учитываться.

Возникновение (волн высшего порядка (исключается, если эквивалентная ширина ленты и расстояние между внешними пластинами меньше половины длины волны в диэлектрике линии: выполнение этих условий на максимальной частоте обеспечивает одномодовость линии в рабочем диапазоне.

Эквивалентная ширина ленты (больше геометрической за счет краевого эффекта. Величина эквивалентного расширения рассчитывается по формуле

Приближенная формула для дает погрешность не более 2% при

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

Характеристике с кое сопротивление симметричной линии определяется емкостью С, единицы ее длины. Последняя определяется по формуле для плоского конденсатора из трех пластин с учетам дополнительной емкости, вызванной краевым эффектом. Эквивалентная ленты единичной длины расстояние между ней и пластинами два конденсатора включены параллельно. Поэтому откуда по ф-ле (10.9)

Эта формула справедлива три При полученный (результат следует увеличить на 4%.

Характеристическое сопротивление несимметричной линии сплошным диэлектриком примерно два раза больше, чем найденное по так как оно определяется емкостью между лентой и одной пластиной: Поле несимметричной линии шире, чем у симметричной: и определяется приближенным соотношением Точность 2—5% дают формулы для симметричных и несимметричных линий с воздушным заполнением, полученные И. С. Ковалевым [18].

Коэффициент затухания Составляющая определяется универсальной ф-лой (8.43). Анализ потерь в проводниках представляет сложную задачу из-за неравномерного распределения поля вдоль их поверхности. В первом приближении будем ючитать, что плотность тока по периметру ленты одинакова, а сопротивление пластин такое же, как ленты. Тогда суммарное сопротивление, приходящееся на единицу длины линии, и коэффициент затухания в соответствии с ф-лами (10.11) определяется как

При обычных соотношениях размеров линии потери в пластинах несколько меньше, а в ленте больше, чем при сделанных допущениях.

Предельная мощность симметричной полосковой линии, определяемая пробоем, в 1,5-2 раза (меньше, чем у прямоугольного волновода с теми же поперечными размерами. При передаче непрерывных сигналов допустимая мощность ограничивается нагревам диэлектрика. Симметричная линия может пропустить мощность, в 1,5 раза большую, чем несимметричная или коаксиальная линии.

ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛОСКОВЫХ ЛИНИЙ

Полосковые линии используются преимущественно в диапазоне для передачи (небольших (мощностей. Их преимущество по сравнению с полыми волноводами состоит в простоте изготовления, (компактности и малой стоимости. Короткие отрезки линий можно построить и для более высоких частот, если приемлем коэффициент затухания порядка (нескольких децибел на метр.

Особенно шелики преимущества полосковых линий, изготавливаемых методом печатных схем, при построении малогабаритных функциональных узлов ((например, частотных фильтров) на свч. С этой целью такие линии успешно применяются, начиная с сотен мегагерц.

В миниатщрных интепралыных схемах свч используются как более технологичные (несимметричные микрополосковые линии. Ширина ленты обычно составляет Чтобы уменьшить проникновение поля в воздух применяют диэлектрик с высоким значением

ЗАДАЧИ

(см. скан)