Андрусевич Л.К. - Электромагнитные поля и волны, страница 15

На собственную добротность резонатора влияет также его форма. Понятно, что накопленная в резонаторе энергия пропорциональна его объему, а энергия тепловых потерь при отсутствии заполнения и внешней радиации зависит только от площади внутренней поверхности резонатора. Как известно, отношение объема к площади, ограничивающей его поверхности максимально у сферических тел. Поэтому наибольшей добротностью обладают сферические резонаторы, за ними следуют цилиндрические, а затем уже прямоугольные.

Размер резонатора также влияет на его собственную добротность. При сохранении данного типа волны размер резонатора можно изменять в определенных пределах. При этом объем, например, сферического резонатора растет с ростом радиуса в кубе, а площадь его внутренней поверхности растет в квадрате его радиуса, что сопровождается увеличением собственной добротности.

На практике наиболее широкое применение нашли прямоугольные и цилиндрические резонаторы как более технологичные и легко сопрягаемые с прямоугольными и круглыми волноводами.

12 Полосковые линии передачи

12.1 Общие сведения

Полосковая линия представляет собой направляющую систему, состоящую из двух или более ленточных (полосковых) проводников, изолированных друг от друга. Полосковые линии могут быть симметричными и несимметричными. Такие линии могут быть изготовлены методом печатного монтажа. В качестве исходного материала применяются фольгированные гетинакс, текстолит, флан, поликор, фторопласт и др. Металлом служит чаще всего медь, иногда с последующим покрытием серебром. Толщина металла может быть порядка 0,05 мм, а диэлектрического слоя – порядка 0.25–2 мм.

Симметричную полосковую линию можно представить как видоизмененную коаксиальную линию. Последовательность преобразования коаксиальной линии в симметричную полосковую линию показана на рис.12.1,а,б,в. Между двумя проводящими заземленными пластинами 1 заключен ленточный проводник 2, изолированный диэлектриком 3 (рис. 12.2).

Несимметричная полосковая линия может быть получена путем видоизменения двухпроводной линии (рис.12.1,г,д,е). Согласно граничным условиям на поверхности идеального проводника, двухпроводную линию можно заменить однопроводной линией над идеальной проводящей поверхностью с зеркальным изображением. Таким образом, несимметричная полосковая линия представляет собой ленточную металлическую полоску 1, расположенную на проводящей заземленной пластине 2 и изолированную от нее диэлектрическим слоем 3 (рис.12.3).

П олосковую линию как сим-метричную, так и несимметричную можно представить как направляющую систему, в которой основная часть передаваемого потока мощности сосредоточена в однородном диэлектрике бесконечных размеров с малыми потерями. В полосковой линии, как в проводных и коаксиальных линиях распространяются поперечные волны типа ТЕМ (Т).

12.2 Основные параметры полосковых линий

О сновными электрическими параметрами полосковых линий являются емкость, волновое сопротивление и затухание. Емкость симметричной линии приближенно можно рассматривать как емкость плоского конденсатора для трех параллельных проводящих пластин (рис.12.4). В этом случае емкость определяется по формуле

, , (12.1)

где d – ширина полоски, ε – относительная диэлектрическая прони-цаемость диэлектрика, D – расстояние между пластинами внешнего проводника.

Если величина емкости оказывается меньше 150 пФ/м, то необходимо читывать краевую емкость (рис.12.4), которая определяется по формуле

, , (12.2)

т.е. .

Е мкость несимметричной линии (рис. 12.5) можно определить по формуле для полоски бесконечно малой толщины над бесконечной заземленной пластиной:

, , (12.3)

или, с учётом краевых емкостей, по формуле:

, , (12.4)

Волновое сопротивление симметричной и несимметричной полосковой линии удобно определить по графикам (рис. 12.6, 12.7).

Затухание в симметричных и несимметричных полосковых линиях в диэлектрике можно определить по формуле

, , (12.5)

где ₀ – длина волны в свободном пространстве,

tg – тангенс угла диэлектрических потерь.

Экспериментальные данные указывают на то, что по полосковым линиям можно передавать значительно меньшую мощность, чем по волноводам. Допустимая мощность в металлических волноводах ограничена величиной порядка 5 МВт, в то время как в полосковых линиях эта величина не превышает 1 МВт. Однако благодаря более широкой полосе пропускания, чем у волноводов, меньшим размерам, простоте изготовления и существенно меньшей стоимости, полосковые линии успешно заменяют волноводы в системах с малой пропускной мощностью.

Литература

1. Никольский В.В. Теория электромагнитного поля.  М.: Высшая школа, 1964  384 с.

2. Вольман В.И., Пименов Ю.В. Техническая электродинамика.  М.: Связь, 1971  487 с.

3. Семенов Н.А. Техническая электродинамика.  М.: Связь, 1973  480 с.

4. Никольский В.В. Электродинамика и распространение радиоволн.  М.: Наука, 1978  543 с.

5. Фальковский О.И. Техническая электродинамика.  М.: Связь, 1978  430 с.

6. Федоров Н.Н. Основы электродинамики.  М.: Высшая школа, 1980  399 с.

7. Григорьев А.Д. Электродинамика и техника СВЧ.  М.: Высшая школа, 1990  335 с.

8. Андрусевич Л.К., Беленький В.Г. Основы электродинамики. СибГУТИ,2000 – 152 с.

2