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

I с другой стороны, при конструировании направленных ответвй- jfejien и других систем с электрически связанными линиями необходимо знать значение коэффициента связи между линиями, который определяется поперечным ослаблением ноля, к Обычно размеры полосковых линий выбирают так, чтобы рас-F стояние D между заземленными пластинами было существенно мень-I ще Л/2. В этом случае краевое поле очень мало и поперечное ослаб-1 ление Оп (дБ/см) для симметричных линий определяется простым { выражением

ап=27/Д

где D--расстояние между заземленными пластинами, см.

Например, при D=4 мм значение ап=67 дБ/см даже на частоте 10 ГГц, так как в этом случае D=4 мм<£Я/2=15 мм.

[Приведенный пример показывает, что центральные проводники двух симметричных ленточных линий с общими заземленными пластинами должны быть разнесены на расстояние (2-3)D, чтобы паразитной связи между ними не было.

Если же 0Л/2, то возникающие в области неоднородностей линии высшие тины волн могут распространяться как в продольном, так и в поперечном направлениях. При этом поперечное ослабление составляет несколько децибел на сантиметр, т. е: имеет место сильное излучение.

Предельная мощность в полосковых линиях ограничивается условиями пробоя и допустимым нагревом диэлектрика. Если пробой диэлектрика определяет предел мощности в импульсе, то нагрев ограничивает передаваемую мощность при непрерывной работе или среднюю мощность в импульсном режиме.

Так, например, для полосковой несимметричной линии с шириной центрального проводника 5,6 мм и диэлектриком из пропитанной фторопластом стеклоткани толщиной 1,6 мм при передаче непрерывной мощности 300 Вт в 10-сантиметровом диапазоне температура диэлектрика поднималась до 70 °С при окружающей температуре 20 °С.

-В импульсном режиме на краях центрального проводника возникала корона при мощности в импульсе 15 кВт на частоте 2 ГГц.

Чтобы уменьшить опасность пробоя при импульсной работе, необходимо скруглять все острые края линии, особенно в местах неоднородностей. Кроме того, для увеличения пробивного напряжения края центрального проводника желательно покрывать диэлектрической краской.

В полосковых линиях с воздушным диэлектриком, например в линиях с опорным диэлектрическим листом (рис. -55,е), предельная мощность имеет один порядок с предельной мощностью, передаваемой в близкой по габаритам коаксиальной линии, но значительно меньше, чем у соответствующего волновода. Например, в 10-сантиметровом диапазоне при расстоянии между заземленными пластинами D=6 мм и волновом сопротивлении 50 Ом пробоев не наблюдается при пиковых мощностях до 100 кВт.

Выбор размеров и допусков на изготовление. Размеры полосковых линий выбирают такими, чтобы высшие типы волн не могли в них распространяться. Это требование ограничивает максимальные размеры ленточных линий. Оно может быть сформулировано следующим образом: расстояние между заземленными пластинами D и ширина центрального проводника d должны быть меньше половины



Длины волны в диэлектрике; центральный проводник должен быть расположен возможно более точно в средней части между заземленными пластинами и' параллельно ям. Последнее существенно для цепей .с малыми потерями, где даже небольщое излучение ТМ- и ТЕ-волны из-за отсутствия симметрии может заметно снизить добротность системы. Кроме того, чтобы боковое излучение было небольшим даже при наличии иеоднородностей, ширина заземленных пластин должна быть в 2-3 раза больше расстояния между ними. Если в отдельных случаях необ.ходямо проверить протяженность бокового краевого поля, то это можно сделать, измеряя емкость линии на низких частотах при постепенном увеличении ширины заземленных пластин а. Начиная с некоторой величины а, емкость системы практически не будет увеличиваться. Это значение а и будет границей бокового краевого поля.

На границе краевого поля можно ставить стойки и другие поддерживающие элементы линий с опорными диэлектрическими листами. В этом случае они не будут влиять на характеристики линии.

Для схем с высокой добротностью жестким является допуск на наклон центрального проводника относительно заземленных пластин. Для большинства применения полосковых линий, где потери на излучение не играют существенной роли, допуск на центровку и симметрию центрального проводника может быть сделан довольно большим.

Соотношение между основными размерами ленточных линий t, d и D определяется заданным волновым сопротивлением (см. кривые на рис. 56), а также выбранным типом линии. Ограничение минимальных размеров определяется конструкцией и требованием к точности изготовления. .В частности, уменьшение поперечных размерогз полосковой линии ограничено допусками на толщину листовых материалов.

Критичность основных размеров полосковых линий можно в первом приближении определить с помощью кривых, изображенных на рис. 56. Например, для несимметричной воздушной линии с диэлектрическими опорами при dfD=2,5 и й=0,2, что соответствует волновому сопротивлению 50 Ом, уменьшение расстояния на 10% вызывает рост волнового сопротивления на 7%.

Неоднородности. Рассмотрим влияние некоторых видов иеоднородностей, которые часто встречаются в различных узлах радиосхем сантиметрового диапазона волн, на характеристики симметричной ленточной линии.

Вблизи иеоднородностей возбуждается большое количество высших типов волн, но ни одна из них не будет распространяться по линии, поскольку расстояние между заземленными пластинами в симметричных линиях всегда меньше Л/2.

В полосковых линиях трудно создать неоднородности, расположенные в поперечной плоскости и широко применяемые в волноводах и коаксиальных линиях - емкостные и индуктивные диафрагмы, резонансные окна, емкостные штыри и т. п. Другими словами, в полосковых линиях трудно выполнить параллельные реактивности, но легко выполнить последовательные, представляющие собой видоизменение формы центрального проводника. Так, последовательной емкостью является узкий зазор, пересекающий под прямым углом центральный проводник (рис. 58,й). Последовательная индуктивность получается путем прорезания прямоугольного или круглого отверстия в центральном проводнике. Параллельная индуктивность образуется



при установке на центральный проводник вертикальных штырей. Наконец, для получения параллельной емкости необходимо на определенной длине линии уменьшать расстояние между заземленными пластинами, что весьма неудобно.

Одним из наиболее важных типов неоднородностей в полосковых линиях является емкостный зазор в центральном проводнике, для которого на рис. 58 представлены полученные экспериментальным путем параметры эквивалентной схемы для линии с волновым сопротивлением 2о=1/Уо=50 Ом, где Fo - волновая проводимость. Ем-

0.01

0,001

Bc/Yo

о 0,2 0,4 06 0,8 \0 1,2 1,t

Рис. 53. Параметры эквивалентной схемы для зазора в центральном

проводнике симметричной полосковой линии с Волновым сопротивлением 50 Ом.

с -вид сверху на центра.пьный проводник; б - эквивалентная схема; е - параметры эквивалентной схемы в-зависимости от Sid.

костная проводимость Вс-аС, где С-последовательная емкость, а <й=2я/. Индуктивная проводимость 5ь = -l/coL, где L - параллельная индуктивность.

Для линий с волновым сопротивлением, отличаюшимся от 50 Ом на ±(10-20%), при ориентировочных расчетах можно пользоваться этими же кривыми. Необходимо только для получения значений В с и Вх. умножить результат отсчета по вертикальной оси а значение волнового сопротивления и разделить на 50.

!УЗЛЫ 1И ДЕТАЛИ НА ПОЛООКОВЫХ ЛИНИЯХ

Поскольку волновое сопротивление ленточной линии выбранного типа и конструкции определяется в первую очередь отношением ширины центрального проводника d к толщине диэлектрика D, то, меняя размер d, можно сравнительно легко получить необходимые значения волнового сопротивления. Поэтому полосковые линии особенно полезны в схемах, где требуется многократное изменение сопротивления, например в фильтрах.

С другой стороны, хорошо известны трудности нри изготовлении таких коаксиальных и волноводных узлов, где имеются разветвления, еогласующие трансформаторы, делители мощности, тройники и т. п.



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