Проектирование СВЧ-устройств с помощью пакета программ Serenade 8.0. Алгазинов Э.К - 16 стр.

UptoLike

16
Щелевая линия
Щелевая линия представляет собой узкую щель или зазор в тонком
проводящем слое, выполненном на одной стороне диэлектрической под-
ложки (рис.6). Основной тип колебаний в щелевой линии отличен от TEM,
здесь распространяется волна TE
10
, которая имеет продольную состав -
ляющую магнитного поля. Для уменьшения излучения в таких линиях ис-
пользуются подложки с
высоким значением ε.
Щелевые линии обла-
дают рядом досто -
инств , среди которых
возможность получе-
ния высокого волново-
го сопротивления за
счет расширения щели,
эллиптическая поляризация поля (используется для изготовления невза-
имных устройств ), низкие требования к качеству обработки обратной сто -
роны подложки. Рассмотрим соотношения, которые применяются для рас-
чета щелевых линий . Известные методы анализа не позволяют получить
простые выражения для расчета параметров щелевых линий . Поэтому
обычно используют формулы , приведенные ниже и полученные аппрок-
симацией экспериментальных кривых. Найдем длину волны типа TE
10
, ко -
торая распространяется в щелевой линии, а также ее волновое сопротив -
ление. Если выполняется условие
2,0hW02,0
, то справедливы сле-
дующие соотношения:
(
)
(
)
100hln02,0hW126,0hW2,0ln195,0923,0
0r0s
λ
+
+
ε
=
λ
λ
,
(
)
(
)
()
[]
()
[]
()
2
0r
rrr
r0
100hln636,24,11
44,1ln465,0hW11,0ln139,0ln693,323,19100hWln
hW
1,0hW02,0hW
50ln283,1562,72Z
λε−×
×+ε+εε⋅+
+
+ε−=
Здесь
s
λ
- длина волны в волноводе,
0
λ
- длина волны той же частоты в
свободном пространстве.
В случае, если
0,1hW2,0
, соотношения будут другими:
(
)
()()
100hln0014,0hW041,0053,0
0022,0111,0hWln21,0987,0
0r
rr0s
λε+−
ε
+
ε
=
λ
λ
,
(
)
()()()
[]
()
[]
{}
2
0rr
rr
rr0
100hln617,01,2hWln171,225,10
ln899,079,0hWln1,015,0hW12,0hW20
ln531,2259,114hW25,1ln257,2319,113Z
λε+ε−×
×ε++ε+⋅+
+
ε
+
ε
=
Зная длину волны в свободном пространстве и в линии передачи, лег -
ко рассчитать значение эффективной диэлектрической проницаемости:
r
ε
r
W
h
Рис.6. Щелевая линия
                                               16

                Щ елевая лин ия
        Щ елев ая линия пред став ляет со бо й у зку ю щ ель или зазо р в то нко м
 про в о д ящ ем сло е, в ы по лненно м на о д но й сто ро не д иэлектрическо й по д -
 ло ж ки (рис.6). О сно в но й тип ко лебаний в щ елев о й линии о тличено тTEM,
 зд есь распро страняется в о лна TE10, ко то рая имеет про д о льну ю со став -
 ляю щ у ю маг нитно г о по ля. Д ля у меньш ения излу чения в таких линиях ис-
                                                                    по льзу ю тсяпо д ло ж ки с
                                                                    в ы со ким значением ε.
                                                                    Щ елев ы е линии о бла-
                                                                    д аю т ряд о м д о сто -
h                         W           εr                            инств , сред и ко то ры х –
                                                                    в о змо ж но сть по лу че-
                                                                    ния в ы со ко г о в о лно в о -
               Рис.6. Щ елев аялиния
                                                                    г о со про тив ления за
                                                                    счет расш ирения щ ели,
 эллиптическая по ляризация по ля (испо льзу ется д ля изг о то в ления нев за-
 имны х у стро й ств ), низкие требо в ания к качеств у о брабо тки о братно й сто -
 ро ны по д ло ж ки. Рассмо трим со о тно ш ения, ко то ры еприменяю тсяд лярас-
 чета щ елев ы х линий . И зв естны е мето д ы анализа не по зв о ляю т по лу чить
 про сты е в ы раж ения д ля расчета параметро в щ елев ы х линий . По это му
 о бы чно испо льзу ю т ф о рму лы , прив ед енны е ниж е и по лу ченны е аппро к-
 симацией экспериментальны х крив ы х. Н ай д ем д лину в о лны типа TE10, ко -
 то рая распро страняется в щ елев о й линии, а такж е ее в о лно в о е со про тив -
 ление. Е сли в ы по лняется у сло в ие 0,02 ≤ W h ≤ 0,2 , то справ ед лив ы сле-
 д у ю щ иесо о тно ш ения:
 λ s λ 0 = 0,923 − 0,195 ⋅ ln ε r + 0,2 W h − (0,126 W h + 0,02 ) ⋅ ln (h λ 0 ⋅ 100) ,
  Z 0 = 72,62 − 15,283 ⋅ ln ε r + 50 ⋅
                                       (W h − 0,02) ⋅ (W h − 0,1) +
                                                   Wh
 + ln (W h ⋅100 ) ⋅ [19,23 − 3,693 ln ε r ] − [0,139 ⋅ ln ε r − 0,11 + W h ⋅ (0,465 ⋅ ln ε r + 1,44)]×
 × (11,4 − 2,636 ⋅ ln ε r − h λ 0 ⋅ 100)
                                         2



Зд есь λ s - д лина в о лны в в о лно в о д е, λ 0 - д лина в о лны то й ж е часто ты в
св о бо д но м про странств е.
В слу чае, если 0,2 ≤ W h ≤ 1,0 , со о тно ш ениябу д у тд ру г ими:
λ s λ 0 = 0,987 − 0,21 ⋅ ln ε r + W h ⋅ (0,111 − 0,0022ε r ) −
          − (0,053 + 0,041 ⋅ W h − 0,0014ε r ) ⋅ ln (h λ 0 ⋅ 100 )
                                                                   ,
Z 0 = 113,19 − 23,257 ⋅ ln ε r + 1,25 ⋅ W h ⋅ (114,59 − 22,531 ⋅ ln ε r ) +
+ 20 ⋅ (W h − 0,2 ) ⋅ (1 − W h ) − [0,15 + 0,1 ⋅ ln ε r + W h ⋅ (− 0,79 + 0,899 ⋅ ln ε r )]×
   {
× [10,25 − 2,171 ⋅ ln ε r + W h ⋅ (2,1 − 0,617 ⋅ ln ε r ) − h λ 0 ⋅ 100]
                                                                        2
                                                                          }
      Знаяд лину в о лны в св о бо д но м про странств еи в линии перед ачи, лег -
ко рассчитатьзначениеэф ф ектив но й д иэлектрическо й про ницаемо сти: