Vzduchové páskové vedení - Air stripline

Vzduchové páskové vedení je forma elektrického planární přenosové vedení přičemž vodič ve formě tenkého kovového pásu je zavěšen mezi dva pozemní letadla. Myšlenka je udělat dielektrikum v podstatě vzduch. Mechanickou podporou vedení může být tenký substrát, periodicky izolované podpěry nebo konektory zařízení a další elektrické předměty.

Vzduchová pásková linka se nejčastěji používá při mikrovlnná trouba frekvence, zejména v Pásmo C.. Jeho výhodou oproti standardním páskovým linkám a dalším planárním technologiím je, že se jeho vzduchové dielektrikum vyhýbá dielektrická ztráta. Mnoho užitečných obvodů může být konstruováno pomocí vzduchového páskového vedení a je také snazší dosáhnout silné vazby mezi komponentami v této technologii než u jiných rovinných formátů. To bylo vynalezeno Robertem M. Barrettem v 50. letech.

Struktura

Schéma struktury dielektricky podporovaného vzduchového páskového vedení

Vzduchová pásková linka je formou páskové vedení pomocí vzduchu jako dielektrikum materiál mezi centrálním vodičem a pozemní letadla. Použití vzduchu jako dielektrika má tu výhodu, že se mu vyhýbá ztráty při přenosu obvykle spojené s dielektrickými materiály.[1]

Existují dva základní způsoby, jak je konstruována vzduchová pásková linka. V dielektrickém páskovém páskovém vedení, nazývaném také zavěšený páskový nebo zavěšený substrát, je vodič pásu uložen na tenkém pevném dielektrickém podkladu, někdy na obou stranách a spojen dohromady, aby vytvořil jediný vodič.[2] Tento substrát se poté upne na místo mezi stěnami podporujícími dvě zemní roviny. V tomto způsobu může být pás vyroben technikami tištěných obvodů, což je levné a vede k další výhodě, že při stejné operaci lze na dielektrikum tisknout další komponenty. Účelem pevného dielektrika je mechanická podpora pro vodič,[3] ale je vyroben co nejtenčí, aby se minimalizoval jeho elektrický účinek. Křehká povaha podkladu znamená, že může být snadno narušen. Z tohoto důvodu musí návrh zohledňovat problémy s tepelnou stabilitou.[4] Špičkové vzory mohou používat krystalický substrát, jako je nitrid boru nebo safír jako suspendovaný substrát.[5]

Druhý způsob konstrukce používá jako pás podstatnější pevnou kovovou tyč, nesenou na periodicky rozmístěných izolátorech. Tato metoda může být vhodnější pro aplikace s vysokým výkonem. V takových aplikacích mohou být rohy průřezu vodiče zaobleny, aby se zabránilo vysoké intenzitě pole a jiskření v těchto bodech.[6] Izolátory jsou elektricky nežádoucí; snižují to cíl mít čistě vzduchové dielektrikum, přidejte nespojitosti k čáře a jsou potenciálně bodem, ve kterém sledování může dojít. V některých součástech existují body, ve kterých je třeba řádky uzemnit, a to buď přímo, nebo prostřednictvím diskrétní součásti. V takových obvodech se tyto uzemňovací body mohou zdvojnásobit, protože je vyloučena mechanická podpora a potřeba podpůrných izolátorů.[7]

Použití

Příklady struktur, které jsou možné u vzduchového páskového vedení: směrový vazební člen (vlevo nahoře), odbočný spojovací člen (vpravo nahoře), pásmový filtr spojeného vedení (vlevo dole) a rozdělovač hybridního prstence (vpravo dole)

Air stripline najde své největší využití v mikrovlnná trouba frekvence v Pásmo C. (4–8 GHz). Na těchto frekvencích a níže[8] má oproti tomu výhodu kompaktnosti vlnovod. Vzduchové páskové vedení lze použít mimo pásmo C, ale na vyšší Ku band (12–18 GHz) vlnovod má tendenci dominovat kvůli své nižší ztrátě.[9]

Na mikrovlnných frekvencích pasivní obvody jako např filtry, děliče výkonu a směrové vazební členy mají tendenci být konstruovány jako distribuované obvody. Tyto obvody lze konstruovat pomocí libovolného přenosové vedení formát. The koaxiální vedení formát běžně používaný pro propojení zařízení byl použit pro tento druh konstrukce zařízení, ale není to nejvhodnější formát pro výrobu. Stripline byl vyvinut jako lepší řešení pro konstrukci obvodů a tuto roli plní i vzduchový stripline.[10] Vzduchová pásková linka je zvláště užitečná v pásmu C pro vytváření tvarování paprsku sítí z těchto komponent.[11]

Vzduchová pásková linka může dosáhnout silné nepřímé vazby v těchto součástech snadněji než jiné planární formáty. Ve standardním páskovém vedení se vazby obvykle dosahuje spuštěním linek vedle sebe na určitou vzdálenost. Spojení mezi okraji čar tímto způsobem je relativně slabé a je omezeno nejbližší vzdáleností, kterou mohou linky nastavit dohromady. Toto omezení se řídí maximálním rozlišením tiskového procesu a v energetických aplikacích intenzita elektrického pole mezi řádky. Z tohoto důvodu se ve směrových vazebních zařízeních s a vazební faktor ne více než -10 dB. Rozdělovače výkonu s jejich vazebným faktorem -3 dB, použijte techniku ​​přímé vazby. Vzduchová pásková linka využívá alternativní uspořádání s linkami naskládanými na sebe. Tento soustředěný útok je mnohem silnější než spojování hran, takže čáry nemusí být tak blízko, aby bylo dosaženo stejného spojovacího faktoru. V páskovém vedení podporovaném dielektrikem toho lze dosáhnout tiskem dvou čar na opačných stranách dielektrika. Boční spojení lze samozřejmě dosáhnout i v páskovém vedení plněném dielektrickým plněním, ale vyžaduje to další dielektrické vrstvy a další výrobní procesy. Další technikou, která je k dispozici pro letecké páskové vedení ke zvýšení vazby, je použití tlustých obdélníkových proužků ke zvýšení boční vazby. To také usnadňuje mechanickou podporu, protože linie jsou tužší.[12]

Dějiny

Stripline vynalezl Robert M. Barrett z USA Air Force Cambridge Research Center na počátku 50. let. Vzduchové páskové vedení pod registrovanou značkou Pásková linka byl poprvé komerčně vyroben společností Airborne Instruments Laboratory (AIL) ve formě zavěšeného páskového vedení. Nicméně, páskové vedení od té doby se stal obecným pojmem pro tuto strukturu s jakýmkoli dielektrikem. Bez ozdob páskové vedení by se nyní pravděpodobně předpokládalo, že znamená páskové vedení s pevným dielektrikem. Zpočátku byla pásková linka rovinnou technologií volby, nyní ji však nahradila mikropáskový pro většinu obecných aplikací, zejména pro hromadně vyráběné předměty.[13]

Reference

  1. ^ Maichen, str. 87–88
  2. ^ Oliner, str. 557–558
  3. ^ Rosloniec, s. 253
  4. ^ Han & Hwang, str. 21-60
  5. ^ Bhat & Koul, str. 302
  6. ^ Han & Hwang, str. 21-60
    • Matthaei et al., str. 172–173
  7. ^ Matthaei et al., str. 422–423
  8. ^ Například Pradhan & Barrow, 1977
  9. ^ Han & Hwang, s. 21–7, 21–50
  10. ^ Besser & Gilmore, str. 49-50
  11. ^ Han & Hwang, str. 21-50
  12. ^ Bhat & Koul, str. 212, 280–287, 302–311
  13. ^ Oliner, str. 557–558

Bibliografie

  • Bhat, Bharathi; Koul, Shiban K, Přenosové linky podobné páskovým linkám pro mikrovlnné integrované obvody, New Age International, 1989 ISBN  8122400523.
  • Pradhan, BP; Barrow, E A, "Mikrovlné vedení pro proudění vzduchu pro S-kapela", IETE Journal of Research, sv. 23, iss. 10, s. 618–619, 1977.
  • Han, CC; Hwang, Y, „Satelitní antény“, v, Lo, Y T; Lee, SW, Antenna Handbook: Volume III Applications, kapitola 21, Springer, 1993 ISBN  0442015941.
  • Maichen, Wolfgang, Digitální měření časování, Springer, 2006 ISBN  0387314199.
  • Matthaei, George L; Young, Leo; Jones, E M T, Mikrovlnné filtry, sítě odpovídající impedanci a vazebné struktury, McGraw-Hill 1964 OCLC  282667.
  • Oliner, Arthur A, „Vývoj elektromagnetických vlnovodů: od dutých kovových vodítek po mikrovlnné integrované obvody“, kapitola 16, Sarkar, Tapan K; Mailloux, Robert J; Oliner, Arthur A; Salazar-Palma, Magdaléna; Sengupta, Dipak L, Historie bezdrátového připojení, Wiley, 2006 ISBN  0471783013.
  • Rosloniec, Stanislaw, Základní numerické metody pro elektrotechniku Springer, 2008 ISBN  3540795197.