Это хорошая статья. Для получения дополнительной информации нажмите здесь.
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Воздушная полосковая линия - это форма плоской электрической линии передачи, в которой проводник в виде тонкой металлической полосы подвешен между двумя плоскостями заземления . Идея состоит в том, чтобы сделать диэлектрик по сути воздушным. Механической опорой линии может быть тонкая подложка, периодические изолированные опоры или соединители устройств и другие электрические элементы.

Воздух полосковой наиболее часто используется в микроволновых частотах, особенно в диапазоне C . Его преимущество перед стандартными полосковыми и другими планарными технологиями заключается в том, что его воздушный диэлектрик позволяет избежать диэлектрических потерь . Многие полезные схемы могут быть построены с помощью воздушно-полосовой линии, и также легче добиться прочной связи между компонентами в этой технологии, чем с другими планарными форматами. Он был изобретен Робертом М. Барреттом в 1950-х годах.

Структура [ править ]

Схема строения воздушно-полосовой линии с диэлектрической опорой

Воздушная полосковая линия - это форма полосковой линии, в которой в качестве диэлектрического материала между центральным проводником и плоскостями заземления используется воздух . Использование воздуха в качестве диэлектрика имеет то преимущество, что позволяет избежать потерь при передаче, обычно связанных с диэлектрическими материалами . [1]

Есть два основных способа построения воздушной полосы. В полосковой линии с диэлектрической опорой, также называемой подвешенной полосковой линией или подвешенной подложкой, полосовой проводник наносится на тонкую твердую диэлектрическую подложку, иногда с обеих сторон, и соединяется вместе, образуя единый проводник. [2] Эта подложка затем зажимается на месте между стенами, поддерживающими две плоскости заземления. В этом способе полоса может быть изготовлена ​​с использованием печатных схем, что делает ее дешевым и дает дополнительное преимущество, заключающееся в том, что другие компоненты могут быть напечатаны на диэлектрике в той же операции. Назначение твердого диэлектрика - механическая опора для проводника [3]но его делают как можно тоньше, чтобы свести к минимуму его электрический эффект. Непрочный характер подложки означает, что ее можно легко деформировать. Из-за этого при проектировании необходимо учитывать вопросы термостойкости. [4] Высококачественные конструкции могут использовать кристаллический субстрат, такой как нитрид бора или сапфир , в качестве подвешенного субстрата. [5]

Другой метод строительства использует более прочную металлическую балку в качестве полосы, опирающуюся на периодически расположенные изоляторы. Этот метод может быть более подходящим для приложений с высокой мощностью. В таких случаях углы поперечного сечения проводника могут быть скруглены, чтобы предотвратить возникновение высоких напряжений поля и возникновения дуги в этих точках. [6] Изоляторы электрически нежелательны; они отвлекают от цели иметь чисто воздушный диэлектрик, добавляют неоднородности к линии и потенциально являются точкой, в которой отслеживаниеможет случиться. В некоторых компонентах есть точки, в которых линии необходимо заземлить либо напрямую, либо через дискретный компонент. В таких цепях эти точки заземления могут использоваться в качестве механических опор, и необходимость в опорных изоляторах устраняется. [7]

Использует [ редактировать ]

Примеры структур, возможных с воздушной полосковой линией: направленный ответвитель (вверху слева), ответвитель (вверху справа), полосовой фильтр для связанной линии (внизу слева) и гибридный кольцевой разветвитель мощности (внизу справа)

Воздушная полосковая линия находит наибольшее применение на микроволновых частотах в диапазоне C ( 4–8 ГГц ). На этих частотах и ​​ниже [8] он имеет преимущество компактности перед волноводом . Воздушная полосковая линия может использоваться за пределами диапазона C, но в более высоком Ku-диапазоне ( 12–18 ГГц ) волновод имеет тенденцию преобладать из-за более низких потерь. [9]

На микроволновых частотах пассивные цепи, такие как фильтры , делители мощности и направленные ответвители, как правило, строятся как схемы с распределенными элементами . Эти схемы могут быть построены с использованием любого формата линии передачи . Формат коаксиальной линии , обычно используемый для соединения устройств, использовался для такого рода конструкции устройства, но это не самый удобный формат для производства. Полосовая линия была разработана как лучшее решение для построения схем, и воздушная полосковая линия также выполняет эту роль. [10] Воздушная полосковая линия особенно полезна в диапазоне C для создания сетей формирования луча из этих компонентов. [11]

Воздушная полосковая линия может обеспечить прочное непрямое соединение в этих компонентах более легко, чем в других плоских форматах. В стандартной полосковой линии соединение обычно достигается путем прокладки линий рядом на определенном расстоянии. Связь между краями линий таким образом относительно слаба и ограничена ближайшим расстоянием, на котором линии могут быть установлены вместе. Этот предел определяется максимальным разрешением процесса печати и, в приложениях с электропитанием, напряженностью электрического поля между линиями. По этой причине в направленных ответвителях используются полосковые параллельные линии связи с коэффициентом связи не более -10 дБ . Делители мощности с коэффициентом связи −3 дБ, используйте технику прямого соединения. Воздушная полосковая линия использует альтернативное расположение, когда линии накладываются друг на друга. Это поперечное соединение намного сильнее, чем краевое соединение, поэтому линии не должны располагаться так близко, чтобы достичь того же коэффициента связи. В полосковой линии с диэлектрической опорой это может быть достигнуто путем печати двух линий на противоположных сторонах диэлектрика. Разумеется, широкая связь может быть достигнута в полосковой линии с твердым диэлектриком, а также с использованием методов скрытых линий, но для этого требуются дополнительные диэлектрические слои и дополнительные производственные процессы. Другой способ увеличения сцепления с воздушной полосой - использование толстых прямоугольных полос для увеличения бокового сцепления. Это также упрощает механическую поддержку, поскольку стропы более жесткие.[12]

История [ править ]

Stripline был изобретен Робертом М. Барреттом из Кембриджского исследовательского центра ВВС США в начале 1950-х годов. Воздушная полосковая линия под зарегистрированным товарным знаком Stripline была впервые коммерчески произведена компанией Airborne Instruments Laboratory (AIL) в виде подвешенной полосковой линии. Однако с тех пор полосковая линия стала общим термином для этой структуры с любым диэлектриком. Теперь, вероятно, будет принято, что неприкрашенный термин полосковая линия означает полосковую линию с твердым диэлектриком. Раньше полосковая линия была предпочтительной плоской технологией, но теперь ее заменили микрополосковой для большинства приложений общего назначения, особенно для изделий массового производства. [13]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Maichen, стр. 87-88
  2. ^ Олинер, стр. 557–558
  3. ^ Rosloniec, стр. 253
  4. Перейти ↑ Han & Hwang, p. 21-60
  5. ^ Бхат и Коул, стр. 302
  6. Перейти ↑ Han & Hwang, p. 21-60
    • Matthaei et al. , п. 172–173
  7. ^ Matthaei et al. , стр. 422–423
  8. ^ Pradhan & Barrow, 1977, например
  9. Перейти ↑ Han & Hwang, pp. 21–7, 21–50
  10. Перейти ↑ Besser & Gilmore, pp. 49-50
  11. Перейти ↑ Han & Hwang, p. 21-50
  12. ^ Бхат & Koul, стр. 212, 280-287, 302-311
  13. ^ Олинера, стр. 557-558

Библиография [ править ]

  • Бхат, Бхарати; Коул, Шибан К., Полосковые линии передачи для СВЧ интегральных схем , New Age International, 1989 ISBN  8122400523 .
  • Pradhan, BP; Барроу, Э.А., "Линия передачи СВЧ-полосы с взлетно-посадочной полосы для S- диапазона" , Журнал исследований IETE , вып. 23, вып. 10. С. 618–619, 1977.
  • Хан, CC; Hwang, Y, "Спутниковые антенны" , in, Lo, YT ; Ли, SW, Справочник по антеннам: Приложения Тома III , глава 21, Springer, 1993 ISBN 0442015941 . 
  • Майхен, Вольфганг, Цифровые измерения времени , Springer, 2006 ISBN 0387314199 . 
  • Matthaei, George L; Янг, Лео; Джонс, EMT, Микроволновые фильтры, сети согласования импеданса и структуры связи , McGraw-Hill 1964 OCLC 282667 . 
  • Олинер, Артур А., «Эволюция электромагнитных волноводов: от полых металлических волноводов до микроволновых интегральных схем» , глава 16, Саркар, Тапан К.; Майлу, Роберт Дж; Олинер, Артур А; Салазар-Пальма, Магдалена; Сенгупта, Дипак Л., История беспроводной связи , Wiley, 2006 ISBN 0471783013 . 
  • Рослонец, Станислав, Фундаментальные численные методы в электротехнике , Springer, 2008 ISBN 3540795197 .