Главная  Коаксиальные и полосковые линии (СВЧ) 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 [ 26 ] 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37

дейшем мы ее будем называть центральным проводкнком ) расположена между параллельными заземленными пластинами на одинаковом расстоянии от них. Симметричная линия характеризуется лучшей экранировкой, т. е. имеет меньшие потери иа излучение по сравнению с несимметричной.

Поскольку .как в коаксиальных, так и в открытых двухпроводных линиях основным типом распространяющейся волны является поперечная электромагнитная волна ТЕМ, то можно предположить, что и в ленточных линиях обоих типов основной волной будет волна, близкая по своим свойствам к ТЕМ-волне. Действительно, в полосковых линиях при правильном выборе их размеров может распространяться только один тип волны - поперечная магнитная волна ТМи, у которой структура электромагнитного поля похожа на структуру поля поперечной электромагнитной волны ТЕМ: продольная компонента вектора напряженности магнитного поля Hz=0, а про-


Рис. 55. Разновидности полосковых линий.

а - пластинчатая симметричная линия; б - симметричная линия с диэлектрическими опорами; в - симметричная линия с опорным диэлектрическим листом; г - несимметричная линия ( полузакрытая ); 5 - несимметричная линия ( открытая ); / - центральный проводник; 2 - диэлектрические пластины; 3- заземленные пластины; 4 - диэлектрическая опора центрального проводника; 5 -опорный лист диэлектрика; 6 -две половины центрального проводника; 7 - крепление опорного листа диэлектрика.

дольная компонента вектора напряженности электрического поля Ег много меньше поперечных Е ; и Ej,. Таким образом, основную волну в полосковых радиоволноводах с высокой степенью точности можно рассматривать как поперечную электромагнитную волну ТЕМ.

По конструкции крепления центрального проводника и методу изготовления как симметричные, так и несимметричные линии могут быть пластинчатыми (рис. 55,c;, г, д), с диэлектрическими опорами (рис. 55,6) и с опорным диэлектрическим листом (рис. 55,е).



Наибольшее применение в ОВЧ системах получ-ила пластинчатая симметричная линия ,(рис. 55,о;) из-за простоты и удобства изготовления а ее основе различных узлов СВЧ схем. Центральный проводник, а во многих случаях и наружные проводники пластинчатой линия могут быть изготовлены из металлической фольги или нанесены на диэлектрик в виде тонкого (0,05-0,1 мм) слоя металла печатными методами. Необходимо подчеркнуть, что толщина металла 0,05-0,1 ММ превышает толщину поверхностного слоя или глубину проникновения высокочастотного тока в металл 1(для меди, латуни) больше чем на порядок, поэтому высокочастотные омические потери при этой толщине будут практически такими же, как и при бесконечной толщине этого металла (см. табл. 2).

Пластинчатые линии удобны в массовом производстве, а также в радиолюбительской практике. Однако даже при использовании высокочастотных диэлектриков, таких как полистирол, полиэтилен, фторопласт, диэлектрические потери в пластинчатых линиях составляют заметную величину, что ограничивает их применение в устройствах, в которых решающим является требование малых потерь.

В линии с диэлектрическими опорами (рис. 55,6) металлический проводник толщиной до 1-1,5 мм имеет вырезы в местах расположения диэлектрика, благодаря чему волновое сопротивление участков с диэлектриком становится равным волновому сопротивлению остальной линии с воздушным заполнением.

В линиях с опорным диэлектрическим листом толщину последнего стремятся делать возможно меньшей, насколько позволяют требования конструктивной ирочности. Обычно она равна 2-5 мм. На обеих сторонах диэлектрической пластины печатным способом наносят полоски центрального проводника. Обе полоски на входе и выходе системы соединяют параллельно. При этом электрическое поле будет существовать лишь между каждым полосковым проводником и соответствующей заземленной пластиной, а в листе диэлектрика будут только краевые поля. Опорный диэлектрический лист укрепляют между заземленными пластинами с помощью металлических или диэлектрических опор.

Линия с диэлектрическими опорами в виде тонких пластинок диэлектрика (рис. б5,б) имеет наименьшие возможные потери из всех типов ленточных волноводов. Несколько большие, но все же еще достаточно малые потери имеют линии с опорным диэлектрическим листом с двусторонним центральным проводником (рис. 55,е), а также линии, у которых центральный проводник нанесен только с одной стороны опорного диэлектрического листа, поскольку в них диэлектрик занимает очень небольшой объем линии.

Линии с диэлектрическими опорами и опорным диэлектрическим листом, несмотря на сравнительную сложность изготовления, целесообразно применять в устройствах, где требуется высокая добротность, например для изготовления резонаторов и других резонансных элементов, а также в тех случаях, когда между центральным проводником и заземленными пластинами необходимо вводить дополнительные элементы, например, поглощающие пластины в переменных аттенюаторах. Кроме того, они наиболее пригодны для устройств, где решающим требованием является малая масса или когда по линии необходимо передать импульсные сигналы большой мощности.

Несимметричные линии в зависимости от степени диэлектрического заполнения иногда разделяют на полузакрытые , или ли-



[ НИИ 3/4 профиля (рис. 55,г), и открытые , или линии половинного Iпрофиля (рис. 65,д). По аналогии с этим иесимметричную пластин-I чатую линию (рис. 55,о) называют закрытой линией или линией Ьполного профиля.

Щ Открытая полосковая линия (рис. 55,6) является самой простой в производстве из всех типов ленточных волноводов. Ее конфигурация позволяет наиболее легко применять методы изготовления печатных схем. Поэтому открытые полосковые линии предпочтительны перед другими, если только можно пренебречь несколько большими потерями на излучение, чем у симметричных линий.

В дальнейшем большее внимание будет уделено симметричным линиям, поскольку они наиболее широко применяются.

Волновое сопротивление ленточной линии Zo можно определить через ее емкость на единицу длины. Ом:

Z =IOS

где Е и р, - относительные диэлектрическая и магнитная проницаемости среды между металлически-ми проводниками; С - погонная емкость линии, пФ/м.

Для воздуха и большинства диэлектриков р,= 1. Значения 8 и tg6 для наиболее употребительных диэлектриков даны в табл.7.

Таблица 7

Материал

Параметр

Частота, ГГц (длина волны, см)

0,1 (зао) 0,3(100) 3(10)

10(3) 2,5(1,2)

Полиэтилен Полистирол Фторопласт

Плексиглас (органическое стекло) Текстолит

Гетинакс

Стекловолокно, связанное фтор-пластом

2,55

0,0001

0,0002

2,58

0,0067

3,95

0,05 5,0- 6,5* 0,04

2,55

0,00035

0,00015

2,8 0,003

2,26

0,0C031

2,55

0,000C)3

0.00015

2,28

0,0051

3,35

0,04

2,26

0,00036

2.55

0.00043

0.00037

2.57

0.0043

3.25

0.046

2,54

0,0012

0,0006

2,57

0,0032

Ha частоте 1 МГц.

Расчет погонной емкости довольно сложен, так как в полную емкость существенную долю вносят емкости боковых поверхностей центрального проводника, т. е. краевые емкости. Чаще погонная емкость определяется экспериментально.

6-976 gl



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 [ 26 ] 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37