Полосковые линии. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Полосковые линии - линии передачи, содержащие проводники в виде одной или нескольких полосок, расположенных в воздухе (воздушные полосковые линии, рис. 1, а, б) либо нанесённых на диэлектрик (рис. 1, в - д), наз. подложкой. Иногда в качестве подложки применяют феррит или полупроводник. Воздушные полосковые линии чаще используют в диапазоне частот 1-100 МГц, а полосковые линии, нанесённые на диэлектрик,- до 100 ГГц. Наиб, распространены полосковые линии, 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 полосковых линий характеризуются волновым сопротивлением

коэф. замедления h (см. Замедляющая система)и коэф. затуханияПодвешенные и обращенные полосковые линии отличаются от др. полосковых линий 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 полосковых линиях и для выравнивания скоростей чётных и нечётных волн в связанных линиях (рис. 1, ж). Такое выравнивание необходимо для создания широкополосных направленных ответвителеи.

К полосковым линиям 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 полосковых линиях 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

она описывается телеграфными уравнениями. Здесь

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 полосковых линий. 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 наширине 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 полосковой линии в отсутствие подложки. Дисперсионные характеристики

высших типов волн в полосковых линиях близки к дисперсионным характеристикам волн в диэлектрич. волноводе Эти типы волн используются для создания на основе полосковых линий высокоподобных резонаторов. Поле в полосковых линиях локализовано вблизи проводящей полоски, если коэф. замедления волн в полосковых линиях (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 полосковой линии в волну двуслойного волновода. Излучение возможно также на неоднородностях в полосковых линиях (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.

Полосковые линии 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.).

Литература по полосковым линиям

Знаете ли Вы, что, когда некоторые исследователи, пытающиеся примирить релятивизм и эфирную физику, говорят, например, о том, что космос состоит на 70% из "физического вакуума", а на 30% - из вещества и поля, то они впадают в фундаментальное логическое противоречие. Это противоречие заключается в следующем.

Вещество и поле не есть что-то отдельное от эфира, также как и человеческое тело не есть что-то отдельное от атомов и молекул его составляющих. Оно и есть эти атомы и молекулы, собранные в определенном порядке. Также и вещество не есть что-то отдельное от элементарных частиц, а оно состоит из них как базовой материи. Также и элементарные частицы состоят из частиц эфира как базовой материи нижнего уровня. Таким образом, всё, что есть во вселенной - это есть эфир. Эфира 100%. Из него состоят элементарные частицы, а из них всё остальное. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.