2.Передача сигналов с использованием полосковых линий.

2.1.Объект исследования.

Исследуется несимметричная полосковая линия передачи, схематически изображенная на рис.5. Она представляет собой протяженную электродинамическую структуру, геометрические параметры которой выбраны таким образом, что распространяющийся сигнал можно считать зависящим только от продольной (вдоль линии) координаты. Таким образом, передача осуществляется в основном вдоль полосковой линии, точнее говоря, в диэлектрике и направляется полосковым проводником. Несимметричные полосковые линии предпочтительнее симметричных по ряду технологических соображений.

Рис.5 Полосковая линия передачи.

Проводимость полоскового проводника отлична от нуля, но его погонное сопротивление может быть значительным, т.к. высокочастотный сигнал при распространении проникает только в очень узкий слой (скин-слой) полоскового проводника. Полосковая линия используется в технике сверхвысоких частот (от миллиметрового до дециметрового диапазона длин волн), при этом электромагнитная энергия передается по диэлектрику, разделяющему электроды. В данной работе исследуется прохождение сигнала через нее наносекундных импульсов без высокочастотного заполнения (видеоимпульсов). Такая передача имеет место в компьютерной технике.

Строгий анализ распространения даже гармонических сигналов в полосковой линии очень сложен. Однако с достаточной степенью достоверности можно провести такой анализ этого вопроса путем сопоставления полосковой и коаксиальной линий, так как и в том и другом случае основная энергия передается в линии волной ТЕМ, на базе теоретической модели длинной линии, изучаемой в курсе ТОЭ. Специфическими будут зависимости первичных параметров длинной линии от реальных свойств полосковой линии (Рис.6).

//////////////////////////////

b

h

L

Рис.6 Полосковая линия передачи.

2. Цель исследования.

Если полосковая линия не имела бы потерь, любой сигнал распространялся бы через нее без искажений, не изменяя своей формы. При несогласованной нагрузке на выходе и на входе линии возникают повторные отражения (возможно, сопровождаемые потерями при каждом отражении). Реально линия имеет потери, которые к тому же зависят от частоты, и поэтому даже в случае согласованной нагрузки выходной сигнал имеет форму, отличную от формы входного сигнала. Ситуация усложняется, если учитывать многократные отражения от несогласованной нагрузки.

В данной работе будем исходить из того, что на выходе линии с потерями подключена согласованная нагрузка, а к входу линии подсоединен идеальный источник напряжения, задающий сигнал заданной формы. Распространяясь по линии, этот сигнал испытывает искажения, но отражения от нагрузки нет. В результате на нагрузке выделяется сигнал, искаженный по сравнению с входным сигналом. Целью работы является оценка искажений. Эта оценка должна быть в окончательной форме представлена в выводах по работе.

2. Обозначения и исходные данные.

Относительная диэлектрическая проницаемость (безразмерная) - ;

диэлектрическая проницаемость вакуума (электрическая постоянная вакуума) - ;

магнитная проницаемость вакуума (магнитная постоянная вакуума) - ;

скорость света в вакууме - ;