2.7. ЧЕТНАЯ И НЕЧЕТНАЯ МОДЫ В СВЯЗАННЫХ ПОЛОСКОВЫХ ЛИНИЯХ

Пусть в симметричной либо микрополосковой линии две металлические полоски равной ширины располагаются, как показано на рис. 2.11. Поскольку электрические поля, возникающие вокруг этих проводников, существуют не только в непосредственной близости от каждого из них, появляется взаимодействие между ними за счет краевых полей, величина которых зависит от разности потенциалов между проводниками и их формы, расстояния между ними и параметров диэлектрической подложки.

Это взаимодействие, обусловленное краевыми полями, используется в таких устройствах, как направленные ответвители, являющиеся одним из основных элементов более сложных устройств типа балансных смесителей и модуляторов (подробнее об этом см. гл. 5). Явление взаимодействия между линиями используется также во многих типах фильтров. Для получения требуемой характеристики в фильтре используются связанные отрезки линии передачи, резонирующие на определенной частоте и соответствующим образом расположенные.

Рис. 2.11. Структура электрического поля четных и нечетных мод для связанных микрополосковой (а) и симметричной полосковой (б) линий

Попытаемся чисто интуитивно представить себе структуру электрического поля в связанных симметричной полосковой и микрополосковой линиях, изображенных на рис. 2.11. Возможны два способа возбуждения расположенных параллельно и связанных вдоль бокового торца проводников: оба центральных проводника находятся под одним и тем же потенциалом, равным, например, В (четная мода), либо потенциал одного из проводников а второго -1 В (нечетная мода). Тогда на оси симметрии (штрихпунктирная линия на рис. 2.11) будут располагаться магнитная стенка при возбуждении четной моды и электрическая стенка при возбуждении нечетной моды. Все связанные вдоль бокового торца (боковая связь) линии могут поддерживать четную и нечетную моды. Такой подход оказывается весьма полезным, так как коэффициент связи между линиями обычно может быть выражен через волновое сопротивленйе линии для четной и нечетной мод [9]. Следующие соотношения устанавливают связь между этими величинами: коэффициент связи

волновое сопротивление линии для четной моды

волновое сопротивление линии для нечетной моды

Указанные соотношения строго выполняются для ТЕМ мод, например, в коаксиальной или симметричной полосковой линии, где коэффициенты распространения четной и нечетной мод равны. В микрополосковой линии каждая из этих мод имеет свой коэффициент распространения; поэтому для четной моды фазовая скорость равна для нечетной Равенствами из (2.28) пользоваться можно; однако рассчитанный таким образом направленный ответвитель на микрополосковой линии потребует экспериментальной доработки. Более подробно эта проблема рассмотрена вподразд. 2.7.2. Как видно из рис. 2.11, при возбуждении нечетной моды имеет место более высокая концентрация полей в зазоре между полосками, чем при возбуждении четной моды. Поэтому степень связи в первом случае выше. Отметим также, что при нечетном возбуждении волновое сопротивление определено с учетом противоположного направления потоков в полосках.

2.7.1. СВЯЗАННЫЕ СИММЕТРИЧНЫЕ ПОЛОСКОВЫЕ ЛИНИИ

Простейшая реализация связанных симметричных полосковых линий изображена на рис. 2.11, где оба центральных проводника расположены на равном расстоянии от внешних проводников и настолько близко друг к другу, что возникает взаимное их влияние.

Аналитические выражения, с помощью которых можно выполнить анализ и синтез, были получены в [10]. При формулы анализа имеют вид

где

Формулы синтеза имеют вид

где при

Значения отношений при заданных можно определить с помощью графиков и номограмм, расчитанных по (2.29) и (2.30) и приведенных в [11]. Эти же соотношения легли в основу программы применение которой существенно упрощает анализ и синтез направленных ответвителей на симметричной полосковой линии с боковой связью.

При боковой связи весьма трудно реализовать направленные ответвители с сильной связью (коэффициент связи выше - самое большее Это обусловлено трудностями реализации малых зазоров между полосковыми проводниками на диэлектрической подложке. Петлевые направленные ответвители узкополосны. Поэтому в широкополосных цепях с сильной связью, скажем, меньшей используются секции с лицевой связью и с частичным перекрытием. Секции с лицевой связью могут обеспечить коэффициент связи от и выше, тогда как различные секции с частичным перекрытием обычно используются для получения коэффициента связи от -6 до т. е. в промежутке между лицевой и боковой связью. Более подробное описание этих конструкций всей относящейся к ним информации можно найти в [11].

(см. скан)

(см. скан)

(см. скан)

(см. скан)