- •Лекции по курсу «Электродинамика и распространение радиоволн»
- •Лекция 9
- •Примеры линий передачи
- •Лекция 10
- •Распространение между двумя проводящими плоскостями
- •Падение плоской волны с параллельной поляризацией
- •Падение плоской волны с перпендикулярной поляризацией
- •Классификация направляемых волн
- •Фазовая скорость направляемых волн
- •Типы волн в волноводах
- •Критическая длина волны
- •Связь между продольными и поперечными составляющими поля
- •Лекция 11
- •Прямоугольный металлический волновод
- •Постановка задачи
- •Волны типа е в прямоугольном волноводе
- •Вычисление критической длины волны и длины волны в волноводе
- •Лекция 12
- •Волны типа н в прямоугольном волноводе
- •Волна типа
- •Лекция 13
- •Токи на стенках прямоугольного волновода
- •Излучающие и неизлучающие щели
- •Выбор размеров поперечного сечения прямоугольного волновода из условия одноволновой передачи
- •Волноводы п- и н-образной формы
- •Характеристические сопротивления волноводов
- •Круглый металлический волновод
- •Постановка задачи
- •Волны типа е в круглом волноводе
- •Волны типа н в круглом волноводе
- •Лекция 14
- •Линии передачи с волнами тем
- •Коаксиальная линия передачи
- •Волновое сопротивление
- •Полосковые линии передачи
- •Симметричная полосковая линия
- •Несимметричная полосковая линия
- •Лекция 15
- •Микрополосковая линия
- •Щелевая полосковая линия
- •Линии поверхностной волны
- •Световоды
- •Квазиоптические направляющие системы
- •Замедляющие системы
- •Объемные резонаторы
- •Объемный резонатор, образованный отрезком прямоугольного волновода
- •Общая задача о колебаниях в прямоугольном резонаторе. Классификация типов колебаний
- •Круглые объемные резонаторы
- •Некоторые способы возбуждения и включения объемных резонаторов
- •Добротность объемных резонаторов
- •Некоторые другие типы объемных резонаторов
- •Лекция 16
- •Решение неоднородных уравнений Максвелла
- •Векторный и скалярный потенциалы электромагнитного поля
- •Калибровка потенциалов. Неоднородное уравнение Гельмгольца
- •Решение неоднородного уравнения Гельмгольца
- •Элементарный электрический излучатель
- •Векторный электрический потенциал для элементарного электрического излучателя
- •Составляющие электромагнитного поля
- •Ближняя и дальняя зоны элементарного электрического излучателя
- •Диаграмма направленности элементарного электрического излучателя
- •Вычисление излученной мощности. Сопротивление излучения
- •Понятие о магнитном токе
- •Принцип перестановочной двойственности
- •Элементарный щелевой излучатель
Несимметричная полосковая линия
Несимметричная полосковая линия НПЛ представляет собой двухпроводную полосковую линию, состоящую из полоски шириной и толщиной, помещенной на расстояниинад экранирующей пластиной с шириной. Пространство между проводниками и экраном заполнено диэлектриком с относительной диэлектрической проницаемостью. В случае, если в роли диэлектрика выступает воздух, то такая линия обычно называется НПЛ.
Как и в случае с СПЛ, волновое сопротивление НПЛ обычно рассчитывают из погонной емкости линии. Приведем окончательные приближенные формулы для , позволяющие проводить расчеты с относительной погрешностью не более 0,6% при нулевой толщине полоски:
при
при
.
Лекция 15
Микрополосковая линия
На практике наиболее широкое применение находит несколько измененная конструкция НПЛ, называемая микрополосковой линией (рисунок Рисунок 40 ). Она отличается от НПЛ тем, что между полоской и экранирующей пластиной помещается подложка из диэлектрика с параметрами ,,, а над полоской находится диэлектрик с параметрами,,. Как правило, над полоской используется воздушное заполнение (,). Если сравнить передачу энергии по НПЛ и МПЛ, то окажется, что для МПЛ уровень излучения энергии в окружающее пространство гораздо ниже, чем для НПЛ, что связано с концентрацией электромагнитного поля в диэлектрике подложки, особенно при больших значениях.
При передаче энергии по МПЛ электромагнитное поле существует не только в подложке, но и в воздухе. При этом появляются продольные составляющие векторов поля, т.е. по МПЛ в общем случае энергия переносится гибридными волнами (и). Однако, как показывает анализ, при достаточно малых по сравнению с длиной волны размерах поперечного сечения МПЛ для основной волны величина продольных составляющих векторов поля оказывается на порядок меньше величины поперечных составляющих, и ими можно пренебречь. Поэтому приближенно можно считать, что структура основной волны в МПЛ (рисунок Рисунок 40 ), получившей название квази-ТЕМ, совпадает по структуре с ТЕМ-волной.
−Микрополосковая линия и распределение поля в ней
Волна квази-ТЕМ, как и ТЕМ-волна, может распространяться на любых частотах, для нее . Причем, поскольку квази-ТЕМ волна переносит часть энергии в подложке, а часть в воздухе, ее фазовая скорость удовлетворяет неравенству(напомним, что скорость света в идеальном диэлектрике сопределяется как). Чем больше энергии переносится в подложке, тем больше фазовая скоростьк скорости света в подложке, и наоборот. Обычно при определении основных характеристик волн в линиях с поперечно неоднородным диэлектрическим заполнением вводят эффективную относительную и эффективную абсолютную диэлектрические проницаемости линии, связанные с фазовой скоростью волны, причем. Прииэффективную проницаемость для волны квази-ТЕМ в МПЛ можно определить по формуле, справедливой для:
.
Отсюда следует, что фазовая скорость квази-ТЕМ волны зависит не только от параметров заполняющего диэлектрика, но и от геометрических размеров линии (последнее свойство характерно для Н- и Е-волн в волноводах): при увеличении иили уменьшениифазовая скорость квази-ТЕМ волны в МПЛ уменьшается, поскольку при подобном изменении увеличивается количество энергии, переносимой волной в подложке, и наоборот. Все основные характеристики квази-ТЕМ волны рассчитываются по формулам для ТЕМ-волн путем заменына. Длина волны квази-ТЕМ в МПЛ на частотерассчитывается по формуле
,
Волновое сопротивление МПЛ рассчитывается по формулам для НПЛ, гдезаменяется на. Как и в случае с СПЛ, волновое сопротивление МПЛ уменьшается при увеличении, увеличениии, и уменьшении.