Неоднорідності в КЛ

Копланарна лінія являє собою симетричну(відносно вертикальної площі) структуру,й хвилі в ній можна віднести до двох класів: парне й не парне.
Найбільш легко аналізується нижчий парний тип хвилі. Дійсно, якщо товщина діелектрика набагато більша поперечних розмірів КЛ, то поперечна структура поля у КЛ нагадує структуру поля основної хвилі коаксіального хвилеводу. Тому можна у якості парної хвилі обрати КХ (на основній хвилі). Використовуючи умови рівності хвильових опорів та фазових швидкостей в моделі й прототипу,отримаємо

, (12)
(13)

Де k= ; D_1,2зовнішній та внутрішній діаметри КХ, а та - ширина вузького провідника й відстань між широкими провідниками в КЛ.
Відношення (12),(13) по заданим геометричним розмірам й КЛ, дають можливість визначити параметри КХ.
Більш важким є моделювання КЛ на не парному типі хвилі. При цьому потрібно врахувати, що структура першого не парного типу хвилі КЛ нагадує структуру хвилі H₁₁ КХ, а також врахувати наявність відсічки(тобто врівноважити критичні довжини хвиль в моделі та прототипі).

РОЗДІЛ 4

4.1 З'єднання ліній передачі НВЧ

Роз'єми не повинні знижувати електричну міцність тракту і вносити значні віддзеркалення до тракту. Крім того, роз'єми повинні забезпечувати необхідний рівень електро герметичності тракту, тобто мінімальний рівень випромінювання електромагнітних хвиль з місця з'єднання ліній передачі.У хвилеводних трактах застосовують двох типів з'єднань: контактне і дросельно-фланцеве. Контактне з'єднання може бути нерозбірним і розбірним. Нерозбірне з'єднання хвилеводів здійснюється за допомогою зовнішніх муфт, що надіваються на місце з'єднання з подальшою зваркою або пропаюванням.
Розбірне з'єднання виконується у вигляді гладких фланців, що припаюються до кінців хвилеводу. Направляючі штифти забезпечують необхідну точність установки хвилеводів. Фланці мають отвори, через які за допомогою болтів здійснюється стягання з'єднання. Для поліпшення контакту і забезпечення електрогерметичності між хвилеводами, що сполучаються, поміщають тонку контактну прокладку, що виконується з берилієвої бронзи. Краї цієї прокладки, що примикають до стінок хвилеводу, розітнуті і відігнуті в різні боки. При необхідності герметизації тракту використовують також гумові прокладки. Контактне роз'ємне фланцеве з'єднання – |Г| < 0.1в смузі роботи хвилеводу.

Дроссельно-фланієве з'єднання забезпечує надійний контакт між хвилеводами, що сполучаються, електричним дорогою. Таке з'єднання показане на Рисунку 4.1.1, а і відрізняється від контактного наявністю кільцевої канавки у фланці завглибшки d і шириною в і радіальної проточки з розміром l і шириною z. Канавка є коротко замкнутим коаксіалом, в якому збуджується хвиля Н₁₁, а радіальна проточка – ділянка так званого радіального хвилеводу. Структура силових ліній електричного поля в хвилеводі і канавці з хвилею Н₁₁ показана на Рисунку 4.1.1, б. На Рисунку 4.1.1, в представлена еквівалентна схема дросельно-фланцевого з'єднання. Місце механічного контакту на цій схемі відмічене стрілкою. Дросельна канавка разом з радіальною проточкою представлені на еквівалентній схемі як два послідовно включених короткозамкнутих шлейфа. Для того, щоб вхідний опір цих шлейфів на робочій частоті дорівнював би нулю, необхідно узяти їх загальну довжину λл/2, а механічний контакт розташувати в нулі струму, тобто на відстані λл/4 від коротко замикаючої перемички. Таким чином, глибину канавки d слідує узяти рівноюλH_11/4, а розмір проточки l = λ/4. Діапазонність дросельного з'єднання збільшується, якщо у>z. Зазвичай в = (2...5)z. Дросельно-фланцеві з'єднання забезпечують |Г|<0.01 у смузі частот 20 %. – еквівалентна схема.

Рисунок 4.1.1 - Дросельно-фланцеве з'єднання хвилеводів: а – конструкція з'єднання; б – структура електричною поля в з'єднанні; в – еквівалентна схема з'єднання.

У коаксіальних трактах як з'єднання використовують високочастотні роз'єми штепсельного типа. При цьому з одного боку коаксиалов, що сполучаються, розміщується штирьовий контакт, а з іншого боку – гніздовий. На практиці знаходять вживання різні типи коаксіальних високочастотних роз'ємів.

РОЗДІЛ 5

5.1 Розрахунок Т-З'єднання СЩЛ та КЛ

Найчастіше в об'ємних інтегральних схемах зустрічаються комбінації різних типів ліній. В області їх стиковки виникають Т- з'єднання, побудовані на одночасному включенні послідовних і паралельних відрізань різних типів ПЛП. Точність розрахунку визначається правильним вибором еквівалентної схеми. У даних випадках ми обмежимося аналізом фізичних властивостей деяких типів Т - з'єднань і їх топологією на підставі еквівалентних схем.

Т- з'єднання СЩЛ. Розглянемо симетричне Т- з'єднання СЩЛ. (5.1.1а). Еквівалентна схема приведена на мал. (5.1.1б). Параметри еквівалентної схеми при довільних кутах і між вхідним і вихідним плечим

^-1,(14)

(15)
(16) (17)

Рисунок 5.1.1- (а,б) Розрахунок Т- з’єднання СЩЛ

У випадку та розкладення логарифмічної похідної Ψ(ζ) у ряд отримаємо більш прості вирази для параметрів еквівалентної схеми

(18)
(19)
(20)
(21)
де

З цих виразів видно, що значення реактивних провідностей В_С1, В_L₁, B_L₂, B_C₂ одного порядку. Наслідком цього є можлива поява резонансів різних послідовних і паралельних ланцюжків. Тому хід кривих модулів і фаз коефіцієнтів віддзеркалення і проходження в даному випадку буде складнішим.
Складніше Т- з'єднання здійснюється з виходом на СЩЛ, в якому для вирівнювання потенціалів необхідно ввести чвертьхвильовий розімкнений відрізок НПЛ або гальванічно закоротіть НПЛ на протилежний шар металу СПЛ в крапці А (Рисунок 5.1.2). Опір включений паралельно в лінії, що сполучаються, складається з вхідного опору розімкненого шлейфу і індуктивного опору провідника в області пересічення СЩЛ і НПЛ.

Рисунок 5.1.2 - Закорочення НПЛ

Складна ситуація створюється в Т- з'єднанні з вихідними плечима на КЛ. Залежно від конструкції включення НПЛ в КЛ можуть збуджуватися парний і непарний типи хвилі. При включенні за точкою пересічення НПЛ з КЛ чвертьхвильового розімкненого відрізання крапки, що виникають на краях двох напів безконечних шарів металу КЛ, матимуть протилежні напрями. Еквівалентний опір даного переходу на Рисунку 5.1.3

Рисунку 5.1.3 – Еквівалентний опір

Т -з'єднання з вхідним плечем на КЛ. трійники з вхідним плечем на КЛ за принципом роботи аналогічні Т з'єднанням з плечима НПЛ: збудження вихідних плечей здійснюється синфазний. Крім того, при розробки цього БЕ необхідно враховувати, що будь-яка проста неоднорідність, у тому числі і мікронеоднорідності, приводять до небажаного збудження хвилі непарного типа. Тому в область Т з'єднання необхідно вводити металеву перемичку, що сполучає краї двох напів безкінечних шарів металу КЛ. Топологія і еквівалентна схема трійника з виходом на СЩЛ приведені на Рисунку 5.1.4 Смуга робочих частот даного з'єднання Т в деякій мірі обмежена великою відмінністю дисперсійних характеристик КЛ і СЩЛ. Це обмеження є принциповим, і тому для забезпечення частотного діапазону зверху октави необхідно або підсогласовувати трійник, або перераховувати його топологію.

Рисунок 5.1.4- Т з’єднання СЩЛ на КЛ за допомогою чверть хвильового закороченого шлейфу(а),або кола вирізаного у шарі металу (б),еквівалентна схема(в).

При виконанні Т- з'єднання з вихідними плечима на КЛ за областю пересічення з СЩЛ необхідно включати чвертьхвильовий закорочений шлейф(Рисунок 5.1.4а) Збільшення робочих частот т з'єднання можна досягти шляхом заміни шлейфу на круг, вирізаний в шарі металу (Рисунок 5.1.4.б.) Придушення хвиль вищих типів досягається гальванічним з'єднанням навісною перемичкою в крапці А крайніх провідників КЛ. Еквівалентна схема приведена на Рисунку 5.1.4.в. Тому розрахунок даного трійника на КЛ можна проводить по
. (21)