4. Микрополосковая линия, симметричная полосковая линия, копланарная линия передачи. Особенности конструкции и характеристики.

Микрополосковая линия (МПЛ) — это волновод, состоящий из проводящей полоски на диэлектрической подложке с заземленной плоскостью. Основные характеристики включают волновое сопротивление (обычно 50 Ом для питания), эффективную диэлектрическую проницаемость, погонное затухание, скорость распространения сигнала и геометрические размеры (ширина полоски, толщина подложки). МПЛ используется для передачи высокочастотных сигналов.

Пространство между проводниками заполнено диэлектриком. Токонесущие элементы (полоска и экранирующие пластины) выполнены из хорошо проводящего металла. В симметричной полосковой линии основной волной является волна типа (рис. 4.7).

Параметры волны Т рассчитываются как и в неограниченном пространстве:

длина волны в линии - ; (4.28)

фазовая скорость Т волны - ; (4,29)

постоянная распространения - . (4.30)

Волна Т не обладает дисперсией в идеальной линии.

Основное преимущество — распространение волны в зазорах, что снижает излучение, упрощает создание компонентов и позволяет работать на частотах выше 10 ГГц.

1. Классический копланарный волновод (CPW): Без сплошного заземления снизу.

2. Копланарный волновод с заземленным основанием (GCPW): Дополнительно имеет сплошной слой меди на нижней стороне подложки. Это наиболее популярный вариант для современных печатных плат, обеспечивающий лучшую механическую прочность и теплоотвод.

Формулы для расчёта волнового сопротивления варьируется походу:

5. Матричное представление цепей. Базовые понятия и определения. Y, z, s- матрицы.

6. Физический смысл s- матрицы, свойства s - матрицы.

7. Трансформаторы сопротивлений. Применение, принцип работы и характеристики.

СВЧ-трансформатор сопротивлений — это отрезок линии передачи (или каскад отрезков), который служит «переходником» между двумя частями схемы с разным волновым сопротивлением (например, между 50-омным выходом усилителя и 100-омной антенной).

Принцип работы

В основе лежит явление интерференции волн. Когда сигнал попадает в трансформатор, часть его отражается от стыков. Если подобрать длину трансформатора правильно, отраженные волны будут накладываться друг на друга в противофазе и полностью взаимно уничтожаться. В итоге вся энергия проходит дальше без отражений.

Основные характеристики

1. Коэффициент трансформации (n): Отношение сопротивлений на входе и выходе (ZL/Z1). Чем выше это число, тем сложнее сделать качественный переход.

2. Рабочая полоса частот: Диапазон, в котором КСВ остается в норме (обычно < 1.2).

   1. Одиночный λ/4 трансформатор — узкополосный.

   2. Многоступенчатые (каскадные) трансформаторы — широкополосные.

3. Вносимые потери: Дополнительное затухание сигнала внутри самого трансформатора (в идеале — доли дБ).

4. Габариты: На низких частотах трансформаторы на линиях могут занимать много места на плате, поэтому часто используют сосредоточенные элементы (L- и C-компоненты).

8. Расчет трансформатора сопротивлений.

На практике нередко требуется трансформировать одно сопротивление в другое. Например, к стандартному 50-омному генератору необходимо подключить элементы с очень высоким или очень низким входным сопротивлением, Эту проблему можно решить с помощью трансформатора сопротивления и получить такие значения волновых сопротивлений, при которых сравнительно просто реализуется линия передачи. Схема трансформатора приведена на рис.1, где указаны обозначения, используемые при проектировании ступенчатых трансформаторов сопротивления.

Где – согласуемые волновые сопротивления.

Порядок расчета:

1. Определить отношение сопротивлений:

2. Рассчитать коэффициенты и :

3. Рассчитать напряжение на первой ступени :

4. Вычислить значения сопротивлений 1 и 2 ступени.