Полосковые линии передачи, назначение, конструкция, структура поля и практическое применение

Полосковые линии предназначены для передачи энергии электромагнитных волн от генератора к нагрузке. Широкое использование линии нашли в дециметровом и сантиметровом диапазонах. Конструктивное исполнение отличается простотой, и применение нашли два типа полосковых линий: симметричные и несимметричные [4-6,12].

Симметричная полосковая линия представляет собой совокупность трех проводников, изолированных друг от друга, причем проводники выполнены в виде полос, что определило название линии. Две полосы образуют как бы экран, а между ними располагается третья полоса, образуя, таким образом, симметричную систему (рис. 4.31).

 

Рис. 4.31

 

Представленная симметричная полосковая линия может рассматриваться как некоторая модифицированная коаксиальная линия, точнее как экранированная линия, состоящая из проводов прямоугольной формы с общей продольной осью. Несимметричная полосковая линия, состоящая из двух плоских проводников, представляет также модифицированную линию, но двухпроводную, сечение которой представлено на рисунке 4.32. В качестве изолятора между полосками применяется воздушная среда либо диэлектрик с малыми потерями (tgδ = 10 ^{– 3} ÷ 10 ^{– 4}). Толщина проводников должна превышать в 3 – 5 раз глубину проникновения в них поля, что обеспечивает наличие поверхностного эффекта.

 

Рис. 4.32

При достаточно больших размерах поперечного сечения экранирующих, заземленных пластин поле практически локализовано в заполняющем линию диэлектрике. Используя рисунок 4.33, несложно установить размеры линии, рекомендованные при проектировании симметричных полосковых линий передачи:

,             (4.84)

где

- ;

- λ₀ = с/ƒ - длина волны в вакууме;

- ε - диэлектрическая проницаемость изолирующей среды.

 

Рис. 4.33

 

При проектировании несимметричных полосковых линий необходимо учитывать, что существенную роль в распространении волн в линии играет диэлектрик. Если диэлектрическая проницаемость диэлектрика ε ≥ 10, то поле сконцентрировано главным образом в области между полоской и заземленным основанием, что существенно ослабляет излучение полосковой линии. Если же диэлектрическая проницаемость ε = 1 ÷ 2, то поле распространяющейся волны существует не только в диэлектрике и в окружающем линию пространстве. Поэтому на практике при использовании полосковых линий несимметричного типа в качестве линии передачи применяют диэлектрики с большой величиной диэлектрической проницаемости диэлектрика. Такие несимметричные полосковые линии имеют значительно меньшие поперечные размеры и называются микрополосковыми линиями. Изменяя диэлектрическую проницаемость в микрополосковых линиях, в настоящее время созданы как микрополосковые линии передачи, так и микрополосковые антенны. Так, для исключения излучения микрополосковыми линиями передачи при проектировании применительно к рисунку 4.34 используют следующие параметры:

.                       (4.85)

 

Рис. 4.34

 

Волновое сопротивление, учитывая сложность решения, представляется в виде графиков его зависимости от диэлектрической проницаемости и отношения а₂ / В (рис. 4.35). На рисунке показано, что волновое сопротивление микро- полосковой линии убывает с увеличением диэлектрической проницаемости ε и отношения а₁ / В. К недостаткам полосковых линий, как правило, относят следующее: наличие сравнительно большого затухания и малые значения пропускаемой мощности. Эти линии применяют в тех устройствах, в которых не требуется передача значительной мощности и основное значение придается миниатюризации, надежности и точности изготовления.

 

Рис. 4.35

Структура поля ТЕМ волны для симметричной полосковой линии приведена на рисунке 4.36.

 

Рис. 4.36

 

На рисунке пунктирной линией отображены силовые линии магнитного поля, а сплошной линией - силовые линии электрического поля. Магнитные силовые линии есть замкнутые линии. Электрические силовые линии – линии выходящие из центральной пластины и входящие в экран или основание линии. Силовые линии отображают взаимосвязь векторов поля Е и Н, в каждой точке пространства данные векторы взаимно перпендикулярны. Структура поля для несимметричной полосковой линии ТЕМ волны показана на рисунке 4.37.

 

Рис. 4.37

Таким образом, представленные типовые полосковые линии на основании приведенных параметров получили широкое распространение в качестве линий передачи межблочных соединений радиоэлектронных средств и излучателей.

⇐ Предыдущая16171819202122232425Следующая ⇒

Поделиться: