9.3.2. Несимметричная полосковая линия с твердым диэлектриком

Плоская линия передачи, состоящая из полоскового проводника, отделенного от заземленной пластины диэлектрическим слоем, известна под названием несимметричной полосковой линии с твердым диэлектриком (microstrip) [3, 49]. Расстояние между полоской и заземленной пластиной значительно меньше длины волны. Согласно приближенной теории [6], в которой предполагается распространение лишь волны ТЕМ, волновое сопротивление равно а фазовая скорость составляет где погонные значения, откуда следует

Именно это соотношение было использовано Ардити [4], который измерил С на низких частотах, на СВЧ. Было найдено, что скорость распространения постоянна в широком диапазоне частот.

Имеются работы [30, 82], где рассматривается строгая теория распространения в несимметричной полосковой линии. Блэк и Хиггинс [14] провели точный расчет длины волны для случая бесконечно широкой заземленной плоскости; на рис. 9.8 дана зависимость длины волны от для двух значений диэлектрической проницаемости. При увеличении ширины полоски отношение стремится к нулю, а длина волны в линии — к значению Эти результаты хорсшо согласуются с измерениями Дьюкса [36], выполненными с помсщью электролитической ванны для

Из анализа, проведенного Боунессом [15], который использовал результаты измерений [8] постоянной для краевой емкости линии, для волнового сопротивления получено выражение

Этот результат получен в предположении, что толщина полоскового проводника мала по сравнению с его шириной и что

Дьюкс [33] провел расчеты волнового сопротивления несимметричной полосковой линии, введя в рассмотрение волны типа квази-ТЕМ; полученные результаты хорошо согласуются с измерениями, проведенными в диапазоне СВЧ. Расчет проводился для значений лежащих между 1 и 10; на рис. 9.8 даны кривые, соответствующие

Рис. 9, 8, Характеристики несимметричной полосковой линии с твердым диэлектриком. --- Волновое сопротивление; длина волны в линии при а и в — стеклоткань, пропитанная тефлоном, ; б и г - стеклоткань с кремний-органической пропиткой. (См. [33].)

Для практически используемых размеров потери в проводниках не отличаются сильно от потерь в бесконечной плоскопараллельной системе, которые в децибелах на метр равны

где сопротивление поверхностного слоя на высокой частоте в омах на метр.

Потери в диэлектрике, определяемые уравнением (9.5), обычно больше, чем потери в проводниках; потери на излучение обычно малы.

Поскольку наличие волн высших видов изменяет значение коэффициента затухания вблизи точки возбуждения, измерения надо производить на расстоянии не менее 20 длин волн [3].

На рис. 9.9 дан график затухания и указаны соответствующие значения ненагруженного для линии толщиной с заполнением из стеклоткани, пропитанной тефлоновой смолой. Линия с толщиной диэлектрического слоя имеет на частоте затухание которое слагается из затухания,

обусловленного потерями в проводниках, равного и затухания из-за потерь в диэлектрике, равного значение ненагруженного коэффициента приблизительно равно 700. При пропускании через линию толщиной средней мощности на частоте температура линии поднимается приблизительно на 50° С над температурой окружающей среды, равной 20° С. При импульсном режиме работы на частоте на кромках полоски при мощности около возникает коронный разряд.

Рис. 9.9. Коэффициент затухания несимметричных полосковых линий. Диэлектрический материал—стеклоткань, пропитанная тефлоном. (См. [3].)

Дьюкс [33] показал, что при уменьшении размеров несимметричной полосковой линии пропорционально уменьшению рабочей длины волны полное затухание выражается формулой

где постоянные, зависящие от материала диэлектрического слоя.