Полосковые линии. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Полосковые линии - линии передачи, содержащие проводники в виде одной или нескольких полосок, расположенных в воздухе (воздушные полосковые линии, рис. 1, а, б) либо нанесённых на диэлектрик (рис. 1, в - д), наз. подложкой. Иногда в качестве подложки применяют феррит или полупроводник. Воздушные полосковые линии чаще используют в диапазоне частот 1-100 МГц, а полосковые линии, нанесённые на диэлектрик,- до 100 ГГц. Наиб, распространены полосковые линии, у к-рых одна поверхность подложки полностью металлизирована (микрополосковые линии, рис. 1, в, г). Они обеспечивают простое соединение активных элементов интегральных схем (ИС) с подложкой через металлизиров. отверстия в ней; применяются вплоть до миллиметрового диапазона волн. В миллиметровом диапазоне чаще используются подвешенные (рис. 1, д, ж)и обращённая (рис. 1, е)линии.

Электрич. свойства полосковых линий характеризуются волновым сопротивлением

коэф. замедления h (см. Замедляющая система)и коэф. затуханияПодвешенные и обращенные полосковые линии отличаются от др. полосковых линий тем, что сторона подложки, противоположная полоскам, не металлизирована; они обладают меньшими потерями энергии в проводниках, чем микрополосковые линии, допускают передачу большей мощности. Волновые сопротивления и коэф. замедления этих линий зависят от расстоянии между диэлектриком и экранами, что используют для перестройки устройств на полосковых линиях и для выравнивания скоростей чётных и нечётных волн в связанных линиях (рис. 1, ж). Такое выравнивание необходимо для создания широкополосных направленных ответвителеи.

К полосковым линиям относятся копланарная (рис. 1,з) и щелевые (рис. 1,и) линии. Все проводящие полоски этих линий расположены с одной стороны подложки. Поэтому они допускают монтаж активных элементов, в т ч соединение с "землёй", с одной стороны подложки и удобны для создания монолитных ИС. В сочетании с П л нанесёнными на др. сторону подложки, они существенно расширяют возможности создания разл конструкции ИС.

В полосковых линиях могут существовать разл. типы волн отличающиеся распределением поля и тока по ширине полоски. Их дисперсионные характеристики (сплошные линии) представлены на рис. 2. Осн. тип волны (кривая O) наз. квази-ТЕМ-волной, поскольку эта волна как и ТЕМ-волна. может распространяться в диапазоне длин волн

поперечные компоненты эл -магн. поля в ней существенно больше, чем продольные (в ТЕМ-волне продольные компоненты поля отсутствуют; см. Волновод металлический), а при достаточно больших длинах волн

она описывается телеграфными уравнениями. Здесь

и - относительные электрич. и магн. проницаемости

материала подложки, W - ширина полоски,

- толщина подложки. По мере уменьшения

(роста частоты) коэф. замедления всех типов волн стремится к величине

соответствующей волне, к-рая распространяется в среде, имеющей те же параметры, что и подложка полосковых линий. Рост замедления связан с тем, что по мере увеличения частоты эл--магн. поле сосредоточивается в диэлектрике. Наиб. быстрый рост замедления квази-ТЕМ-волны происходит вблизи частот, прп к-рых в подложке укладывается четверть волны

а наширине полоски - полволны

Квази-ТЕМ-волна полностью определяется погонными индуктивностью L, ёмкостью С, сопротивлением проводника R, проводимостью подложки G. Через эти параметры определяются такие величины, как коэф. замедления

(здесь с - скорость света в свободном пространстве), волновое сопротивление

затухание

Часто при

= 1 в области частот для к-рой справедливы телеграфные ур-ния вместо коэф. замедления используют эфф. диэлектрич. проницаемость

поскольку в этой области

где

- погонная ёмкость полосковой линии в отсутствие подложки. Дисперсионные характеристики

высших типов волн в полосковых линиях близки к дисперсионным характеристикам волн в диэлектрич. волноводе Эти типы волн используются для создания на основе полосковых линий высокоподобных резонаторов. Поле в полосковых линиях локализовано вблизи проводящей полоски, если коэф. замедления волн в полосковых линиях (рис. 2, кривые 0, 1, 2)выше, чем в двуслойном волноводе (рис. 2, кривая 3). В противном случае возможно излучение волны полоской т. е. трансформация волны в полосковой линии в волну двуслойного волновода. Излучение возможно также на неоднородностях в полосковых линиях (повороты, разрывы, навесные эле-менты и т.п.). Область значений n, лежащая выше кривой 3, наз. областью дискретного спектра, а ниже -областью непрерывного спектра, поскольку в последнем случае коэф. замедления и длины волн (частоты) могут принимать любые значения.

Полосковые линии отличаются от др. линий передачи малыми габаритами и простотой изготовления; допускают применение планарной технологии (напыление, фотолитография и т. п.), поэтому удобны для создания ИС как в качестве линии передачи эл--магн. энергии так и в качестве элементов СВЧ-устройств (резонаторов, фильтров, линии задержки, направленных ответвителей и др.).

Литература по полосковым линиям

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.