Типы линий передачи
Обычные линии передачи с открытой проводкой не подходят для передачи микроволн, так как потери на излучение будут высокими. На микроволновых частотах используемые линии передачи можно условно разделить на три типа. Они -
- Многожильные линии
- Коаксиальные линии
- Линии полосы
- Микрополосковые линии
- Линии слотов
- Копланарные линии и т. Д.
- Однопроводные линии (волноводы)
- Прямоугольные волноводы
- Круглые волноводы
- Эллиптические волноводы
- Одногребневые волноводы
- Двухгребневые волноводы и др.
- Открытые пограничные конструкции
- Диэлектрические стержни
- Открытые волноводы и др.
Многожильные линии
Линии передачи, которые имеют более одного проводника, называются многожильными линиями.
Коаксиальные линии
Этот в основном используется для высокочастотных приложений.
Коаксиальная линия состоит из внутреннего проводника с внутренним диаметром d, а затем концентрический цилиндрический изоляционный материал вокруг него. Он окружен внешним проводником, который представляет собой концентрический цилиндр с внутренним диаметромD. Эта структура хорошо понятна, если взглянуть на следующий рисунок.
Основной и доминирующей модой в коаксиальных кабелях является режим ТЕМ. В коаксиальном кабеле нет частоты среза. Он пропускает все частоты. Однако для более высоких частот начинает распространяться не-ТЕМ мода более высокого порядка, вызывая сильное затухание.
Полосовые линии
Это планарные линии передачи, используемые на частотах от 100 МГц до 100 ГГц.
А Strip line состоит из центральной тонкой проводящей полосы шириной ω что больше его толщины t. Он размещен внутри диэлектрической (ε r ) подложки с низкими потерями толщиной b / 2 между двумя широкими заземляющими пластинами. Ширина плит заземления в пять раз больше, чем расстояние между плитами.
Толщина металлического центрального проводника и толщина металлических поверхностей заземления одинаковы. На следующем рисунке показано поперечное сечение структуры полосковой линии.
Основная и доминирующая мода в полосовых линиях - это мода ТЕМ. Заb<λ/2, в поперечном направлении распространения не будет. Импеданс полосковой линии обратно пропорционален отношению шириныω внутреннего проводника на расстояние b между наземными плоскостями.
Микрополосковые линии
У полосовой линии есть недостаток в том, что она недоступна для регулировки и настройки. Этого избегают в микрополосковых линиях, что позволяет устанавливать активные или пассивные устройства, а также позволяет вносить незначительные корректировки после изготовления схемы.
Микрополосковая линия представляет собой несимметричную линию передачи с параллельными пластинами, имеющую диэлектрическую подложку, которая имеет металлизированное заземление снизу и тонкую проводящую полосу сверху толщинойt'и ширина'ω'. Это можно понять, взглянув на следующий рисунок, на котором показана микрополосковая линия.
Характеристический импеданс микрополоски является функцией ширины полосы. (ω), толщина (t) и расстояние между линией и плоскостью земли (h). Линии микрополосков бывают многих типов, например, встроенные микрополоски, перевернутые микрополоски, подвесные микрополоски и линии передачи микрополосков с прорезями.
В дополнение к ним, некоторые другие линии ПЭМ, такие как параллельные полосковые линии и копланарные полосковые линии, также использовались для микроволновых интегральных схем.
Другие линии
А Parallel Strip lineаналогична двухпроводной линии передачи. Он может поддерживать квази-ТЕМ режим. Следующий рисунок объясняет это.
А Coplanar strip lineобразован двумя проводящими полосами, одна из которых заземлена, причем обе расположены на одной и той же поверхности подложки для удобного подключения. Следующий рисунок объясняет это.
А Slot line transmission line, состоит из щели или зазора в проводящем покрытии на диэлектрической подложке, и этот процесс изготовления идентичен микрополосковым линиям. Ниже приводится его схематическое изображение.
Компланарный волновод состоит из полосы тонкой металлической пленки, которая нанесена на поверхность диэлектрической пластины. Эта плита имеет два электрода, идущих рядом и параллельно полосе на одной и той же поверхности. Следующий рисунок объясняет это.
Все эти микрополосковые линии используются в микроволновых устройствах, где использование громоздких и дорогих в производстве линий передачи будет недостатком.
Открытые граничные структуры
Их также можно сформулировать как Open Electromagnetic Waveguides. Волновод, не полностью заключенный в металлический экран, можно рассматривать как открытый волновод. Свободное пространство также считается разновидностью открытого волновода.
Открытый волновод можно определить как любое физическое устройство с продольной осевой симметрией и неограниченным поперечным сечением, способное направлять электромагнитные волны. Они обладают спектром, который больше не дискретен. Микрополосковые линии и оптические волокна также являются примерами открытых волноводов.