Приглашаем посетить сайт

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах
ПОЛОСКОВЫЕ ЛИНИИ

ПОЛОСКОВЫЕ ЛИНИИ

ПОЛОСКОВЫЕ ЛИНИИ - линии передачи, содержащие проводники в виде одной или неск. полосок, расположенных в воздухе (воздушные П. л., рис. 1, а, б) либо нанесённых на диэлектрик (рис. 1, в- д), наз. подложкой. Иногда в качестве подложки применяют феррит или полупроводник. Воздушные П. л. чаще используют в диапазоне частот 1-100 МГц, а П. л., нанесённые на диэлектрик,- до 100 ГГц. Наиб, распространены П. л., у к-рых одна поверхность подложки полностью металлизирована (микрополосковые линии, рис. 1, в, г). Они обеспечивают простое соединение активных элементов интегральных схем (ИС) с подложкой через металлизиров. отверстия в ней; применяются вплоть до миллиметрового диапазона волн. В миллиметровом диапазоне чаще используются подвешенные (рис. 1, д, ж )и обращённая (рис. 1, е )линии.

Электрич. свойства П. л. характеризуются волновым сопротивлением коэф. замедления h (см. Замедляющая система )и коэф. затухания Подвешенные и обращенные П. л. отличаются от др. П. л. тем, что сторона подложки, противоположная полоскам, не металлизирована; они обладают меньшими потерями энергии в проводниках, чем микрополосковые линии, допускают передачу большей мощности. Волновые сопротивления и коэф. замедления этих линий зависят от расстоянии между диэлектриком и экранами, что используют для перестройки устройств на П. л. и для выравнивания скоростей чётных и нечётных волн в связанных линиях (рис. 1, ж). Такое выравнивание необходимо для создания широкополосных направленных ответвителеи.

К П. л. относятся копланарная (рис. 1,з) и щелевые (рис. 1, и) линии. Все проводящие полоски этих линий расположены с одной стороны подложки. Поэтому они допускают монтаж активных элементов, в т ч соединение с "землёй", с одной стороны подложки и удобны для создания монолитных ИС. В сочетании с П л нанесёнными на др. сторону подложки, они существенно расширяют возможности создания разл конструкции ИС.

В П. л. могут существовать разл. типы волн отличающиеся распределением поля и тока по ширине полоски. Их дисперсионные характеристики (сплошные линии) представлены на рис. 2. Осн. тип волны (кривая O) наз. квази-ТЕМ-волной, поскольку эта волна как и ТЕМ-волна. может распространяться в диапазоне длин волн поперечные компоненты эл -магн. поля в ней существенно больше, чем продольные (в ТЕМ-волне продольные компоненты поля отсутствуют; см. Волновод металлический), а при достаточно больших длинах волн и она описывается телеграфными уравнениями. З десь и - относительные электрич. и магн. проницаемости материала подложки, W - ширина полоски,- толщина подложки. По мере уменьшения (роста частоты) коэф. замедления всех типов волн стремится к величине соответствующей волне, к-рая распространяется в среде, имеющей те же параметры, что и подложка П. л. Рост замедления связан с тем, что по мере увеличения частоты эл.-магн. поле сосредоточивается в диэлектрике. Наиб. быстрый рост замедления квази-ТЕМ-волны происходит вблизи частот, прп к-рых в подложке укладывается четверть волны а на ширине полоски - полволны Квази-ТЕМ-волна полностью определяется погонными индуктивностью L,ёмкостью С, сопротивлением проводника R, проводимостью подложки G. Через эти параметры определяются такие величины, как коэф. замедления (здесь с- скорость света в свободном пространстве), волновое сопротивление затухание Часто при = 1 в области частот для к-рой справедливы телеграфные ур-ния вместо коэф. замедления используют эфф. диэлектрич. проницаемость поскольку в этой области = где - погонная ёмкость П. л. в отсутствие подложки. Дисперсионные характеристики высших типов волн в П. л. близки к дисперсионным характеристикам волн в диэлектрич. волноводе Эти типы волн используются для создания на основе П. л. высокоподобных резонаторов. Поле в П. <л. локализовано вблизи проводящей полоски, если коэф. замедления волн в П. л. (рис. 2, кривые 0, 1, 2 )выше, чем в двуслойном волноводе (рис. 2, кривая 3). В противном случае возможно излучение волны полоской т. е. трансформация волны в П. л. в волну двуслойного волновода. Излучение возможно также на неоднородностях в П. л. (повороты, разрывы, навесные эле-менты и т. <п.). Область значений n, лежащая выше кривой 3, наз. областью дискретного спектра, а ниже -областью непрерывного спектра, поскольку в последнем случае коэф. замедления и длины волн (частоты) могут принимать любые значения.

П. л. отличаются от др. линий передачи малыми габаритами и простотой изготовления; допускают применение планарной технологии (напыление, фотолитография и т. п.), поэтому удобны для создания ИС как в качестве линии передачи эл.-магн. энергии так и в качестве элементов СВЧ-устройств (резонаторов, фильтров, линии задержки, направленных ответвителей и др.).

Лит.: Нефедов Е. И., Fиваковский А. Т., Полосковые линии передачи, 2 изд М 1980· Справочник по расчёту и конструированию СВЧ полосковых устройств, под ред. В. И. Вольмана, М., 1982; Гупта К., Гардж Р., Чадха Р., Машинное проектирование СВЧ-учтройств, пер. с . англ., М., 1987