Полосковые линии передачи

Миниатюризация (интегральные схемы, в дальнейшем ИС) - одно из основных направлений развития в СВЧ технике.

Уменьшение размеров не всегда основная цель - это справедливо для некоторых специальных областей (космос, медицина и т.д.). Часто важнее увеличение надежности, снижение стоимости, улучшение характеристик.

В ИС используют несколько типов соединительных линий (полосковые линии или ПЛ), в основе которых лежат тонкие полоски металла и плоские слои диэлектрика.

Сравнение конструкций полосковых линий (а - достоинства, б - недостатки):

1.

Симметричная волновая линия.

а) малые габариты;

б) относительно большие потери и масса.

2.

Высокодобротная линия.

а) низкие потери, высокое волновое сопротивление;

б) требует крепления, сравнительно большие габариты.

3.

Несимметричная полосковая линия (2...3).

а) малые габариты и масса;

б) большие потери, отсутствие экрана.

4. Микрополосковая линия ().

а) малые габариты и масса;

б) сравнительно большие потери, нет экрана.

(внешне как 1 или 3)

5. Щелевая линия.

а) наличие эллиптической поляризации, простая конструкция, высокое сопротивление;

б) большие потери, нет экрана.

6. Копланарная линия.

а) наличие эллиптической поляризации, простая конструкция, высокое сопротивление;

б) большие потери, нет экрана.

7.

Линия с подвешенной подложкой.

а) низкие потери, малый разброс параметров, высокое Zв;

б) требует крепление, сравнительно большие габариты.

Часто в качестве подложек используют диэлектрик на основе оксида алюминия - поликор (), лейкосапфир (), кроме того, любые диэлектрики с низкими потерями (7..16 иногда до 10000-керамика).

Как видно из рисунков, ПЛ относится к направляющим системам открытого типа. Наличие нескольких изолированных проводников означает, что fкр=0, т.е. волна в ПЛ должна соответствовать волне Т-типа.

Строгий анализ достаточно сложный, но качественно структуру можно получить, деформируя коаксиальную линию:

Хотя полученная картина напоминает электростатическое поле в плоском конденсаторе, строгий анализ показывает, что из-за неоднородности по сечению диэлектрического заполнения ЭМП имеет все 6 составляющих, а следовательно зависит от частоты , т.е. дисперсия тем заметнее, чем больше e. Но при условии, что a>>b; c>>b; c>>a; практически вся энергия сосредоточена внутри ПЛ и продольными составляющими можно пренебречь - такую волну называют волной - квази - Т типа.

Точно также (анализируя коаксиальную линию) можно получить картину волны первого высшего типа в ПЛ.

Как видно, на длине немного превышающей а, укладывается одна полуволна электрического поля ЭМВ, т.е. .

Волновое сопротивление в симметричной ПЛ:

,

где К(к) - полные эллиптические интегралы первого рода, , .

Для несимметричной ПЛ:

.

Обе формулы получены в предположении, что толщина центрально проводника много меньше b.

Как показали эксперименты, по ПЛ можно передавать мощности того же порядка, что и в коаксиальной линии.

Для увеличения электрической прочности края центрального проводника закругляют.

Дата добавления: 2014-01-06