Волны в двухпроводной и полосковой линиях

В двухпроводной и полосковой линиях могут распространяться волны типа Т, Е_mn и Н_mn. Основным типом волны в этих НС является волна Т. Все ее параметры, как и в коаксиальном кабеле, не зависят от частоты и совпадают с параметрами плоской поперечной волны в однородной среде.

На рис. 3.15 показаны структуры полей Т -волн в открытой двухпроводной линии и полосковых линиях разной конструкции.

Рисунок 3.15 – Структуры полей Т -волн в двухпроводной и полосковых линиях

Рассмотрим двухпроводную линию. При больших расстояниях от линии до точки наблюдения, т.е. r >> 2 d векторы и обратно пропорциональны r². Поэтому в открытой двухпроводной линии поле почти полностью сконцентрировано внутри окружности радиусом 10 d. Диапазон использования такой линии начинается с нулевых частот. На высоких частотах, когда длина волны становится соизмеримой с расстоянием между проводами 2 d > 0,1l, линия начинает заметно излучать, так как внешние электромагнитные поля, создаваемые противоположно направленными токами в проводах, полностью не компенсируются.

Волновое сопротивление двухпроводной линии определяется выражением:

, (3.19)

где Z_c – волновое сопротивление среды, заполняющей пространство между проводами линии, 2 d – расстояние между проводами линии, – радиус проводов.

Коэффициенты затухания волны Т двухпроводной линии можно найти по формулам:

;

.

Рассмотрим теперь полосковые линии. Эти линии получили широкое распространение в связи с внедрением технологии печатных плат в технику СВЧ. На рис. 3.15,в представлена симметричная полосковая линия, которая состоит из диэлектрика, покрытого металлической фольгой толщиной
10..100 мкм. При ширине поле на краях этой линии практически отсутствует. Поэтому полосковая линия этой конструкции эквивалентна коаксиальной линии с очень узкими щелями во внешнем проводнике.

Возникновение волн высших типов в полосковой линии исключается, если эквивалентная ширина внутренней ленты и расстояние между внешними пластинами 2 b + t меньше половины длины волны в диэлектрике линии, т.е.:

и ,

где D w появляется за счет краевого эффекта. Эта величина, например, равна для случая t / b < 0,4:

D w @ 0,9 b + 1,1 t.

Волновое сопротивление для случая w + t ³ 0,6 b можно рассчитать по формуле:

. (3.20)

Коэффициенты затухания можно рассчитать по формулам:

;

.