Симметричный полосковый волновод

В симметричном полосковом волноводе смещение то­конесущих поверхностей бп (рис. 6.3) надо рассматри­вать на внутренних поверхностях двух заземленных пло­скостей и на четырех поверхностях полоскового провод-

С помощью этих выражений можно рассчитать на этапе разработки величину затухания а_св симметрич­ном и несимметричном полосковых волноводах с уче­том потерь, обусловленных технологическим процессом, или по допустимой величине затухания выбрать техно­логический процесс изготовления.

При изготовлении полосковых волноведов с предва­рительной гальванохимической металлизацией поверх­ности диэлектрика или с использованием термического вакуумного испарения металла, токонесущие поверх­ности полоскового проводника получаются заведомо ше­роховатыми.

Поверхность нанесенного на диэлектрик металла вос­производит ее микрогеометрию, т. е. шероховатость мик­рогеометрии токонесущих поверхностей полоскового проводника определяется микрогеометрией поверхности диэлектрика. Если его поверхность предварительно об­рабатывается абразивами для создания на ней опреде­ленного микрорельефа, то для микрогеометрии поверх­ности диэлектрика определяющим фактором является величина зерна абразива.

Значения коэффициентов шероховатости близки по величине для одинаковых абразивов и изменяются ана­логично изменению размеров зерна рабочего абразива.

В табл. 6.1 приведены усредненные значения коэффи­циентов шероховатости поверхности диэлектриков в за­висимости от применяемого абразива. Наиболее ста­бильные значения коэффициентов шероховатости имеют место при обработке поверхности диэлектрика зернени­ем. При пескоструйной обработке необходимо стабили­зировать ее режимы для получения полосковых волно­водов с воспроизводимыми параметрами. То же относится и к обработке поверхности диэлектриков ультразвуко­выми колебаниями в водной суспензии абразива.

Из табл. 6.1 видно, что величина коэффициента ше­роховатости возрастает с ростом класса чистоты обраба­тываемой поверхности.

Форма и высота микронеровностей на поверхности диэлектрика случайны, так как зависят от различных факторов, не подчиняющихся определенной функцио­нальной зависимости (колебание давления воздуха в сети, направление и сила удара частицы о поверхность диэлектрика при пескоструной обработке; форма части­цы и давление на нее при зернении и т. д.). Используя микрофотографии поперечного сечения полосковых си­стем, можно построить кривые распределения величин углов при вершине микронеровностей. При этом каждо­му абразиву соответствует вполне определенный наибо­лее вероятный угол при вершине микронеровностей. Зна­чения этих углов приведены в табл. 6.2.

При повышении чистоты поверхности шлифованием или притиркой ее микрогеометрия изменяется за счет изменения высоты микронеровностей, что уменьшает значения К- При обработке же поверхности диэлектрика зернением е применением- абразивов различной зернисто­сти изменяется и угол при вершине микронеровностей, значения К при уменьшении величины зерна растут.

Из выражения (6.17), табл. 6.1 и 6.2 видна связь между коэффициентом шероховатости и высо­той микронеровностей.

Учитывая, что для определения суще­ствуют специальные приборы, с помощью уравнения K=f(Ra) можно контролировать значения коэффициен­та шероховатости токо­несущих поверхностей непосредственно в про­цессе их изготовления.

Зависимость К= —f{Ra) приведена на рис. 6.4. Кривые /(max И Ктш соответствуют верхнему и нижнему значениям высоты мик­ронеровностей для дан­ного класса чистоты поверхности.

Для упрощения анализа влияния шероховатости то­конесущей поверхности на величину затухания в симмет­ричном полосковом волноводе по результатам расчетов и экспериментов построена номограмма (рис. 6.5). С ее помощью можно определить значения а_ш/а_с и К, зная в качестве исходной только величину зерна рабочего аб­разива.

На шкалах 1 и 8 номограммы отложен номер приме­няемого абразива (размер зерна), на шкалах 2 и 5 — крайние значения коэффициента шероховатости, на шка­лах 3 и 7—крайние значения а_ш/а_С) шкалы 4 и 6 допол­нительные и используются при изменении величины зер­на абразива в процессе обработки поверхности диэлект­рика.

Для оценки значений коэффициента шероховатости и изменения затухания, вызванного потерями в метал­ле, с учетом К надо соединить точки шкал 1 и 8, соот­ветствующие применяемому абразиву: пересечение с соответствующими шкалами дает искомые величины.

При изменении величины зерна абразива в процессе обработ­ки значения К можно найти соединением точек на шка­ле 1, соответствующих исходному абразиву, с точками на шкале 6, которые соответствуют конечной величине зерна. Пересечение со шкалами 4 и 5 дает искомые зна­чения К. Для определения а_т/а_с найденные на шкале 4 величины перенести на шкалу 2 и провести из них и то­чек на шкалах 5 горизонтальные линии до пересечения со шкалами 3 и 7. Как видно из номограммы, влияние микрогеометрии токонесущих поверхностей на величину затухания в симметричном полосковом волноводе, обус­ловленного потерями в металле проводников, значитель­но и при изменении величины К в пределах 1,2—1,5 значение а_ш изменяется в пределах (1,2—1,92), а_с для w/h=0,l —3.