Полосковые линии передачи электромагнитной энергии

 

Полосковая линия передачи энергии – это линия передачи, содержащая токопроводящие элементы в виде одной или нескольких металлических полосок, нанесенных на диэлектрик, лежащий на металлическом экране. На рис. 4.16 показаны виды полосковых линий: симметричная (а) и несимметричная (б).

а) б)

Рис. 4.16. Полосковая линия передачи, где t – толщина проводника, W – ширина проводника, W^/ – ширина основания, h – толщина диэлектрика, b – толщина диэлектрика в симметричной полосковой линии

 

Чаще всего металлические полоски наносят на диэлектрик методом планарной технологии (фотолитография, напыление и др.). Полосковые линии применяют в диапазоне частот . Предельная передаваемая мощность зависит от режима работы: в непрерывном режиме – несколько десятков ватт, в импульсном – несколько кВт. Полосковые линии широко применяют на практике. К достоинствам таких линий передачи энергии относятся следующие:

- широкополосность;

- малые габаритные размеры;

- незначительная масса;

- возможность применения плотного монтажа;

- возможность автоматизации процесса;

- малая стоимость изготовления.

В полосковых линиях передачи можно возбудить большое количество волн различных типов. Возбуждение типа волны зависит от конструкции устройства возбуждения, наличия неоднородностей, потерь, конструкции самой линии.

Металлический экран полосковой линии выполняют часто в виде прямоугольника с размерами , где a – ширина, в – высота. Чтобы исключить возбуждение низших типов волн, необходимо соблюдать соотношения , , где – длина волны в волноводе (линии).

В структуре поля значительно преобладание ТЕМ-волны. Волновое сопротивление для ТЕМ-волны определяется

, (4.45)

где С – погонная емкость, – фазовая скорость, – эффективная диэлектрическая проницаемость. Реально волновое сопротивление принимает значения .

 

Эффективная диэлектрическая проницаемость определяется для ТЕМ-волны экспериментально и вычисляется по формуле

, (4.46)

где – длина волны в свободном пространстве, – длина волны в полосковой линии.

Потери в диэлектрике определяются коэффициентом

. (4.47)

Коэффициент затухания, учитывающий потери в диэлектрике, а также потери, связанные с излучением, определяют, как правило, экспериментально.