Проектирование антенны для организации связи в Ка диапазоне частот на линии «Спутник-Земля» (Сравнительный анализ антенно-фидерных устройств космических аппаратов), страница 12

Увеличение диаметра волновода до 70 мм создает условия для распространения в нем высших типов волн. Это повышает требования к однородности волновода, так как в местах нару­шения однородности происходит преобразование основного типа волны в волны высших типов и обратно, что приводит к образо­ванию попутных потоков в волноводе и ухудшению качественных показателей каналов связи.

Необходимую повышенную однородность круглых волноводов достигают на практике применением высокоточных биметал­лических труб с малым допуском на диаметр внутреннего сече­ния, высокой точностью стыковки отдельных секций.

Важной особенностью круглого волновода является возмож­ность его использования для одновременной передачи волн двух ортогональных поляризаций. Это свойство используют при создании высокочастотных фидерных трактов с частотным раз­делением каналов.

Полосковые линии передачи были созданы в 50-х годах как аналог коаксиальной линии, состоящей из узкой тонкой металлической полоски и одной или двух экранирующих метал­лических пластин, пространство между которыми полностью или частично заполнено диэлектриком. Конструкции полосковых ли­ний (ПЛ) отличаются большим разнообразием в рамках двух основных типов – симметричного (СПЛ)  (рисунок 1.14) и несиммет­ричного (НПЛ) (рисунок 1.15). Их можно классифицировать в за­висимости от способа закрепления полоски и характера запол­нения пространства между экранирующими пластинами и полос­кой.

Основная особенность ПЛ – зависимость ее волнового сопро­тивления от поперечных размеров проводников, толщины и ди­электрической проницаемости диэлектрика.

Полосковая линия, выполненная из металлизированной ди­электрической подложки печатным способом, называется печат­ной полосковой линией (ППЛ).

Несимметричная полосковая линия со сплошным диэлектри­ком (рисунок 1.15,б) наиболее проста по конструкции, наиболее технологична в изготовлении, удобна для монтажа навесных эле­ментов и менее всего подвержена асимметрии при их монтаже. По этим причинам она является основной среди всех конструк­ций ПЛ. НПЛ, изготовленная методами пленочной технологии, называется микрополосковой линией передачи (МПЛ).

Стремление улучшить характеристики устройств СВЧ привело к появлению различных модификаций МПЛ, приспособленных для решения специальных задач. К таким линиям относятся так называемые щелевые линии (ЩЛ) и компланарные волноводы (KB), рисунок 1.16. Щелевая линия образуется узкой щелью (W) в проводящем слое, нанесенном на поверхность тонкой диэлектри­ческой пластины (d). Другая поверхность пластины остается свободной от покрытия. Компланарный волновод состоит из тонкой центральной полоски между двумя параллельными ей заземленными полосками, расположенными на той же поверх­ности диэлектрической подложки. Как в щелевых линиях, так и в компланарных волноводах используют подложки из материала с высокой диэлектрической проницаемостью, что обеспечивает кон­центрацию поля в пространстве щелей вблизи границы раздела диэлектрик — воздух. Конструкции ЩЛ и KB очень удобны для присоединения навесных элементов.

Как показывает анализ, в полосковых линиях существуют три типа волн: квази–Т, поверхностная и волноводная. Квази–Т волна является основным рабочим типом волны для симметричной и несимметричной линии и компланарного волно­вода (рисунок 1.17). Ее существование определяется наличием изо­лированной полоски, которая обеспечивает двухсвязность попе­речного сечения линии. Дисперсию квази–Т волны в полосковых линиях можно не учитывать вплоть до волны 3 см, а волну считать «чистой» Т. Возникновение волн высшего типа исклю­чается, если эквивалентная ширина полоски и толщина полосковой линии меньше половины длины волны в диэлектрике линии. Под эквивалентной шириной полоски понимается величина W + ΔW, где ΔW = 0,9h + 1,1t.

Общее затухание в ПЛ обусловлено затуханием, определя­емым потерями в проводнике αc в диэлектрике αd и потерями на излучение αi: