Щелевая линия

Щелевая линия представляет собой узкую щель или зазор в тонком проводящем слое, выполненном на одной стороне диэлектрической подложки (рис.6). Основной тип колебаний в щелевой линии отличен от TEM, здесь распространяется волна TE₁₀, которая имеет продольную составляющую магнитного поля. Для уменьшения излучения в таких линиях используются подложки с высоким значением ε. Щелевые линии обладают рядом достоинств, среди которых – возможность получения высокого волнового сопротивления за счет расширения щели, эллиптическая поляризация поля (используется для изготовления невзаимных устройств), низкие требования к качеству обработки обратной стороны подложки. Рассмотрим соотношения, которые применяются для расчета щелевых линий. Известные методы анализа не позволяют получить простые выражения для расчета параметров щелевых линий. Поэтому обычно используют формулы, приведенные ниже и полученные аппроксимацией экспериментальных кривых. Найдем длину волны типа TE₁₀, которая распространяется в щелевой линии, а также ее волновое сопротивление. Если выполняется условие , то справедливы следующие соотношения:

,

Здесь - длина волны в волноводе, - длина волны той же частоты в свободном пространстве.

В случае, если , соотношения будут другими:

,

Зная длину волны в свободном пространстве и в линии передачи, легко рассчитать значение эффективной диэлектрической проницаемости:

.

Для расчета параметров щелевой линии с помощью пакета Serenade в главном меню программы Trl80.exe нужно выбрать пункт Slotline (щелевая линия). При этом появится окно, в котором, как и в вышерассмотренном случае, в верхней части будет изображена щелевая линия с указанными на ней обозначениями конструктивных параметров и набор полей для ввода значений. Поскольку обозначения конструктивных параметров в программе единообразны для всех типов линий передач, то не будем касаться отдельно этого вопроса (см. микрополосковые линии передач). Для получения дополнительной информации можно воспользоваться справочной системой, которая вызывается нажатием клавиши F1 на панели служебных клавиш клавиатуры.

Копланарный волновод

Геометрически и электрически копланарный волновод представляет собой “сдвоенную” щелевую линию передачи. Он состоит из центрального проводника и двух параллельных ему заземленных проводников, расположенных в той же плоскости по обе стороны от центрального проводника (рис.7). Такой волновод обладает теми же преимуществами, что и щелевая линия передачи. Кроме того, его волновое сопротивление практически не зависит от толщины подложки, что дает возможность использовать подложки с высоким значением ε, за счет чего уменьшить линейные размеры микросхем. Важным достоинством копланарного волновода является также возможность более простого монтажа пассивных и активных компонентов последовательно и параллельно с линией передачи. При этом нет необходимости в высверливании отверстий и изготовлении пазов в подложке. Для простоты будем считать, что эффективная диэлектрическая проницаемость копланарного волновода приближенно равна эффективной диэлектрической проницаемости щелевой линии. Волновое сопротивление будем рассчитывать по формуле:

,

где ,

Выражение , которое широко используется при расчете полосковых линий, аппроксимируется следующим образом:

(1)

где .

Для более точного расчета параметров копланарного волновода воспользуемся пакетом Serenade. В главном меню программы Tr80.exe выберем пункт Structure->Complanar Waveguide. Укажем необходимые для расчета данные по аналогии со случаями, рассмотренными выше.