Высшие типы волн в коаксиальном волноводе.
Чтобы определить высшие типы волн в коаксиальном волноводе надо решать уравнения аналогичные тем, которые решались для круглого волновода.
Особенность в том, что член, связанный с Nm, остается и для определения g, надо решать уравнение:
.
Число корней такого уравнения бесконечно, а находить их приходится графически или численно.
 |
Как показал анализ, первым высшим типом в коаксиальной линии является, при любом b, волна близкая по структуре к волне в круглом волноводе типа Н11:
Соответственно определяется λкр как для круглого волновода:
(3.22)
при условии a<<b.
Если a сравнимо с b, то структура напоминает волну типа Н20 в прямоугольном волноводе свернутом в кольцо:
 |
при условии а →b.
Итак, диапазон одномодовой работы (имеется в виду λ0 - в среде заполняющей коаксиальный волновод):
(3.23)
Особенности использования коаксиального волновода
Максимальная напряженность электрического поля, как следует из (3.20), имеет место у поверхности центрального проводника и определяется как:
,
т.е. при заданной мощности есть оптимальное соотношение между a и b, при котором Em - минимальна (передача максимально допустимой мощности).
Полагая b = const, дифференцируя по a и приравнивая к нулю (нахождение экстремума) определяем: ln b/a=0.5, этому соотношению соответствует: 
, а соответствующее значение мощности: 
, (а - в метрах), т.к. 
.
Из условия одноволновости максимальный радиус центрального проводника:
а≤0,12λ и Рпред ≤ 54·104λ2 кВт, λ - в метрах.
Для прямоугольного волновода 
.
Аналогично определяется оптимальное соотношение между a и b, при котором минимальная разность потенциалов между проводниками, получим: ln b/a = 1, что соответствует:
Ом.
Международная электрическая комиссия рекомендует выбирать для передачи большой мощности сопротивление при 
.
Обычно используют гибкие коаксиальные линии - кабели их внутренний проводник делают сплошным, сплетенным из проволочек или трубчатым.
Материал - обычно медь или латунь для прочности биметаллический (стальная проволока покрытая медью).
Внешний проводник - либо труба (жесткая), либо в виде оплетки из проволоки или ленты (гибкая).
Изолирующая часть на СВЧ выполняется обычно из фторопласта-4, полиэтилена и т.д., при этом она может быть не сплошной, а из шайб.
Использование диэлектрического заполнения приводит к тому, что Рпред резко уменьшается:
а) за счет теплового пробоя;
б) в небольших промежутках между диэлектриком и проводником есть воздух (всегда), в нем Е в ε раз больше, чем в диэлектрике и 
.
Как правило, коаксиальный волновод используют для передачи небольших мощностей (до сотен Вт) в диапазоне от f=0 до 10 ГГц (из-за возникновения высших типов волн) с номинальным значениями Zв: 50, 75, 100, 150, 200 Ом. Стандарты для различных конструкций.
Полосковые линии передачи
Миниатюризация (интегральные схемы, в дальнейшем ИС) - одно из основных направлений развития в СВЧ технике.
Уменьшение размеров не всегда основная цель - это справедливо для некоторых специальных областей (космос, медицина и т.д.). Часто важнее увеличение надежности, снижение стоимости, улучшение характеристик.
В ИС используют несколько типов соединительных линий (полосковые линии или ПЛ), в основе которых лежат тонкие полоски металла и плоские слои диэлектрика.
Сравнение конструкций полосковых линий (а - достоинства, б - недостатки):
1.
 |