WikiDer > Воздушная полосковая линия

Air stripline

Воздушная полосковая линия это форма электрического планарная линия передачи при этом проводник в виде тонкой металлической полосы подвешивается между двумя наземные самолеты. Идея состоит в том, чтобы диэлектрик по сути воздух. Механической опорой линии может быть тонкая подложка, периодические изолированные опоры или соединители устройств и другие электрические элементы.

Воздушная полосковая линия чаще всего используется в микроволновая печь частоты, особенно в Группа C. Его преимущество перед стандартной полосковой и другими планарными технологиями состоит в том, что воздушный диэлектрик исключает диэлектрические потери. Многие полезные схемы могут быть построены с помощью воздушно-полосовой линии, и также легче добиться прочной связи между компонентами в этой технологии, чем с другими планарными форматами. Он был изобретен Робертом М. Барреттом в 1950-х годах.

Структура

Схема строения воздушно-полосовой линии с диэлектрической опорой

Воздушная полосковая линия - это форма полоса используя воздух как диэлектрик материал между центральным проводником и наземные самолеты. Использование воздуха в качестве диэлектрика имеет то преимущество, что потери при передаче обычно связанные с диэлектрическими материалами.[1]

Есть два основных способа создания воздушной полосы. В полосковой линии с диэлектрической опорой, также называемой подвешенной полосковой линией или подвешенной подложкой, полосовой проводник наносится на тонкую твердую диэлектрическую подложку, иногда с обеих сторон, и соединяется вместе, образуя единый проводник.[2] Затем эта подложка зажимается на месте между стенами, поддерживающими две плоскости заземления. В этом методе полоса может быть изготовлена ​​с использованием печатных схем, что делает ее дешевым и дает дополнительное преимущество, заключающееся в том, что другие компоненты могут быть напечатаны на диэлектрике в той же операции. Назначение твердого диэлектрика - механическая опора для проводника,[3] но его делают как можно тоньше, чтобы свести к минимуму его электрический эффект. Непрочная поверхность основания означает, что его можно легко деформировать. По этой причине при проектировании необходимо учитывать вопросы термостойкости.[4] В высококачественных конструкциях может использоваться кристаллическая подложка, например нитрид бора или сапфир, как подвешенный субстрат.[5]

Другой метод строительства использует более прочную металлическую балку в качестве полосы, опирающуюся на периодически расположенные изоляторы. Этот метод может быть более подходящим для приложений с высокой мощностью. В таких применениях углы поперечного сечения проводника могут быть закруглены для предотвращения высоких напряжений поля и дуга происходящие в этих точках.[6] Изоляторы электрически нежелательны; они отвлекают от цели иметь чисто воздушный диэлектрик, добавляют разрывы к линии и потенциально являются точкой, в которой отслеживание может случиться. В некоторых компонентах есть точки, в которых линии необходимо заземлить либо напрямую, либо через дискретный компонент. В таких цепях эти точки заземления могут использоваться в качестве механических опор, и необходимость в опорных изоляторах устраняется.[7]

Использует

Примеры структур, возможных с воздушной полосковой линией: направленный ответвитель (вверху слева), ответвитель (вверху справа), полосовой фильтр для связанной линии (внизу слева) и гибридный кольцевой делитель мощности (внизу справа)

Полосовая линия находит наибольшее применение в микроволновая печь частоты в Группа C (4–8 ГГц). На этих частотах и ​​ниже[8] он имеет преимущество компактности перед волновод. Воздушная полосковая линия может использоваться вне диапазона C, но с более высокой Группа Ku (12–18 ГГц) волновод имеет тенденцию преобладать из-за его меньших потерь.[9]

На микроволновых частотах пассивные цепи, такие как фильтры, делители мощности и направленные ответвители имеют тенденцию строиться как схемы с распределенными элементами. Эти схемы могут быть построены с использованием любых линия передачи формат. В коаксиальная линия Формат, обычно используемый для соединения устройств, использовался для конструкции такого рода устройств, но это не самый удобный формат для производства. Полосовая линия была разработана как лучшее решение для построения схем, и воздушная полосковая линия также выполняет эту роль.[10] Воздушная полосковая линия особенно полезна в диапазоне C для создания формирование луча сети из этих компонентов.[11]

Воздушная полосковая линия может обеспечить прочное непрямое соединение в этих компонентах легче, чем в других плоских форматах. В стандартной полосковой линии соединение обычно достигается путем прокладки линий рядом на определенном расстоянии. Связь между краями линий таким способом относительно слаба и ограничена ближайшим расстоянием, на котором линии могут быть расположены вместе. Этот предел определяется максимальным разрешением процесса печати, а в приложениях с электропитанием - напряженность электрического поля между линиями. По этой причине полосковые параллельные соединенные линии используются в направленных ответвителях с коэффициент связи не более чем −10 дБ. Делители мощности с их коэффициентом связи −3 дБ, используйте технику прямого соединения. Воздушная полосковая линия использует альтернативное расположение, когда линии накладываются друг на друга. Этот поперечная муфта намного сильнее, чем краевое соединение, поэтому линии не должны быть так близко, чтобы достичь того же коэффициента связи. В полосковых линиях с диэлектрической опорой это может быть достигнуто путем печати двух линий на противоположных сторонах диэлектрика. Разумеется, широкая связь может быть достигнута в полосковой линии с твердым диэлектриком, а также с использованием методов скрытых линий, но это требует дополнительных диэлектрических слоев и дополнительных производственных процессов. Другой способ увеличения сцепления с воздушной полосой - это использование толстых прямоугольных полос для увеличения бокового сцепления. Это также облегчает механическую поддержку, поскольку стропы более жесткие.[12]

История

Stripline был изобретен Робертом М. Барреттом из США. Кембриджский исследовательский центр ВВС США в начале 1950-х гг. Аэродромная полоса под зарегистрированным знаком Полосковая линия был впервые коммерчески произведен Лабораторией бортовых приборов (AIL) в виде подвесной полосковой линии. Однако, полоса с тех пор стало общим термином для этой структуры с любым диэлектриком. Неукрашенный термин полоса теперь, вероятно, будет означать полосковую линию с твердым диэлектриком. Раньше полосковая линия была предпочтительной плоской технологией, но теперь ее заменили микрополоска для большинства приложений общего назначения, особенно для изделий массового производства.[13]

Рекомендации

  1. ^ Maichen, стр. 87–88.
  2. ^ Олинер, стр. 557–558
  3. ^ Рослонец, стр. 253
  4. ^ Хан и Хван, стр. 21-60
  5. ^ Бхат и Коул, стр. 302
  6. ^ Хан и Хван, стр. 21-60
    • Matthaei и другие., п. 172–173
  7. ^ Matthaei и другие., стр. 422–423
  8. ^ Pradhan & Barrow, 1977, например.
  9. ^ Хан и Хван, стр. 21–7, 21–50.
  10. ^ Бессер и Гилмор, стр. 49-50.
  11. ^ Хан и Хван, стр. 21-50
  12. ^ Bhat & Koul, стр. 212, 280–287, 302–311.
  13. ^ Олинер, стр. 557–558.

Библиография

  • Бхат, Бхаратхи; Коул, Шибан К., Полосковые линии передачи для интегральных схем СВЧ, "Нью Эйдж Интернэшнл", 1989 г. ISBN 8122400523.
  • Прадхан, Б. П.; Барроу, Э А, "Линия передачи СВЧ взлетно-посадочной полосы S-группа", Журнал исследований IETE, т. 23, вып. 10. С. 618–619, 1977.
  • Хан, C C; Хван, Й, «Спутниковые антенны», in, Lo, Y T; Ли, SW, Справочник по антеннам: применение тома III, глава 21, Springer, 1993 ISBN 0442015941.
  • Майхен, Вольфганг, Цифровые измерения времени, Springer, 2006 г. ISBN 0387314199.
  • Matthaei, George L; Янг, Лев; Джонс, ЭМ Т, Микроволновые фильтры, сети согласования импеданса и структуры связи, Макгроу-Хилл 1964 OCLC 282667.
  • Олинер, Артур А, «Эволюция электромагнитных волноводов: от полых металлических волноводов до СВЧ интегральных схем», глава 16 в, Саркар, Тапан К; Майлу, Роберт Дж; Олинер, Артур А; Салазар-Пальма, Магдалена; Сенгупта, Дипак Л, История беспроводной связи, Wiley, 2006 г. ISBN 0471783013.
  • Рослонец, Станислав, Фундаментальные численные методы в электротехнике, Springer, 2008 г. ISBN 3540795197.