щий между двумя такими плоскостями. Структура электромагнитного поля полосковой линии определяется ее геометрией и рабочей частотой..В низкочастотной части СВЧ диапазона структура поля полосковой линии соответствует Т-волнам. С повышением частоты структура иоля меняется и в ряде случаев можно говорить лишь о Т-ириближении.

Отметим некоторые особенности характеристик полосковых линий. Теоретически ограничений для применения полосковых-линий в области низких частот не существует. Практически, поскольку размфы полосковых резонансных элементов на очень низких частотах становятся значительными, рекомендуется применять полосковые линии на частотах выше 100 МПц. На высоких частотах применение таких линий ограничено требованием жестких допусков на размеры при изготовлении, увеличением потерь и возникновением волн пар&зитных типов.

Характеристическое сопротивление определяется через значение фазовой скорости v- и погонной емкости линии С. В соответствии с (4.7) и (4.18) при [1=1:

Поскольку полосковые линии в большинстве случаев не имеют однородного диэлектрического заполнения, то е часто следует заменять ее эффективным значением вэфф. Для определения длины

волны используют соотношение (2.46), из которого A,b=W Y е,эфф.

Фазовая постоянная определяется через длину волны в линии Р=2п/?1в.

Для определения фазовой скорости можно воспользоваться соотношениями (2.37) г;ф=1(о/р или

1;ф = 3-10 /К8эфф. (10.2)

Коэффициент затухания полосковой линии а определяется как сумма, состоящая из коэффициента ок [49], обусловленного тепловыми потерями в проводнике и зависящего от типа линии, ее геометрических размеров, поперечного сечения и материала проводников; коэффициента ае (2.48), определяемого тепловы.ми потерями в диэлектрике,

a, = 27,3l/tg6Ao (10.3)

и оэффициента затухания , определяемого излучением.

При экспериментальных исследованиях для определения коэффициента затухания а часто пользуются параметром, называемым собственной добротностью линии Qo, которая обратно пропорциональна коэффициенту затухания:

Q = 27,3a,

отсюда . . ...

a = 27,3A,Qo, (.10.4)

размерность а - в дБ/м.

Симметричная полосковая линия. До освоения ИС СВЧ симметричная полосковая линия занимала доминирующее . положение среди других миниатюрных линий передачи. По существу, такая линия является развитием коаксиального волновода, если его сечению придать прямоугольную форму,.а боковые стенки отнести в бесконечность .

В печатной симметричной полосковой линии (рис. 10.1) центральный проводник заключен между двумя диэлектрическими

Рис. lO.l. Сяммегричиая печатная полосковая ли ия: а - погаеречлое сечение; б - распределение полей

пластинами с металлизированными внешними иоверхностями, что обеспечивает хорошую экранировку, малые потери на излучение. Такие линии, однако, сложны в настройке, требуют строгого соблюдения геометрической симметрии. Они используются в устройствах, для которых микроминиатюризация не играет решающей роли. Распределение электрического и магнитного полей в линии показано на рис. 10.1,6. В симметричной полосковой линии критическая частота ближайшего высшего типа колебаний, являющаяся одновременно предельной частотой для данной полосковой линии, определяется из приближенного соотношения

/ р 300/1/8 [2Г + п 6/2], (10.5)

где W и b выражены в мм, /кр - в ГГц.

Волновое сопротивление симметричных линий с малой толщиной полоски {tb) достаточно точно для многих практических расчетов может быть определено с помощью следующего соотношения:

Z3 200/1/(1 + 2W/b) (10.6)

при W[b>0,5, т. е. при Zb<i100 Ом.

Коэффициент затухания, обусловленный потерями в диэлектрике, определяется по (Ю.З), а за счет потерь в проводниках приближенно равен

аАМ, (10.7)

я - в дБ/м.

Потерями на излучение .можно пренебречь.

Симметричная полосковая линия с диэлектрическим заполнением, у которой 8=2,5, it/b~Q, b=4 мм, Zb=50 Ом, имеет в дециметровом диапазоне погонные потери примерно 1,2-1,7 дБ/м, добротность 250-350.

Как следует из вышеизложенного, характеристики симметричной полосковой линии (критическая частота, волновое сопротивление, затухание) зависят от конструктивных размеров: высоты линии Ь, ширины полоски W. Кроме того, следует отметить, что для поддержания чистой Т-волны (отсутствия высших типов волн) b и W должны быть меньше .Яв/2. Ширина основания выбирается из условия aW+2b, при котором электрическое поле у кромки основания незначительно.

Микрополосковая линия. Микрополосковая линия (рис. 10.2) представляет собой несимметричную полосковую линию, у кото-

Рис. 10.2. Микрогаолооковая лияия: а - поперечное сечение; б - рашределе-ние полей

рой проводник отделен от заземленной пластины слоем твердого диэлектрика с большой диэлектрической проницаемостью. Такая линия легко изготавливается печатным методом, имеет малые габариты, низкую стоимость при серийном производстве, высокую надежность. Распределение электрического и .магнитного полей микрополосковой линии показано а рис. 10.2,б.

Несмотря на очевидную простоту конструкции, точный анализ характеристик микрополосковой линии, имеющей неоднородную диэлектрическую среду, затруднителен. Характеристики линии рассчитываются, как правило, в предположении о распространении квази Т-волны. Строго говоря, в линии распространяется смешанная волна, обладающая заметной дисперсией, что обусловливает изменение ее параметров от частоты. Точное определение частотно-зависимых параметров возможно при решении краевой задачи численными методами на ЭВМ.

В реальных линиях дисперсия почти не проявляется на частотах до 3 ГГц, при этом основные характеристики линии определяются в вазистатическом приближении.

Реальные микрополосковые схемы размещаются в экранирующем корпусе (рис. 10.3). При этом идеализированное представ-