Микрополосковая линия с двумя симметричными проводниками сверху, защищающая от сверхкоротких импульсов

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты электрических цепей от сверхкоротких импульсов. Техническим результатом является возможность защиты от сверхкоротких импульсов. Для этого предлагается микрополосковая линия, состоящая из опорного проводника в виде проводящего слоя, диэлектрической подложки на опорном проводнике и сигнального проводника в виде полоски на подложке, при этом линия характеризуется наличием двух симметричных проводников сверху, соединенных на концах с опорным проводником, и выбором параметров линии, обеспечивающим разложение сверхкороткого импульса, воздействующего между сигнальным и опорным проводниками, на два импульса равной амплитуды. 4 ил.

 

Микрополосковые линии массово используются для передачи электрических сигналов и питания различным элементам электрических цепей. Поэтому они непрерывно модифицируются для совершенствования их возможностей [L.G. Maloratsky, “Using modifed microstrip lines to improve circuit performance,” High Frequency Electronics, vol. 10, no. 5, pp. 38–52, 2011].

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является микрополосковая линия, состоящая из опорного проводника в виде проводящего слоя, диэлектрической подложки на опорном проводнике и сигнального проводника в виде полоски на подложке [Справочник по расчету и конструированию СВЧ полосковых устройств. Под ред. Вольмана В.И., 1982]. Недостатком линии является то, что она не обеспечивает защиту от сверхкороткого импульса (СКИ). Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты электрических цепей от СКИ.

Предлагается микрополосковая линия, состоящая из опорного проводника в виде проводящего слоя, диэлектрической подложки на опорном проводнике и сигнального проводника в виде полоски на подложке, отличающаяся наличием двух симметричных проводников сверху, соединенных на концах с опорным проводником, и выбором параметров линии, обеспечивающим разложение СКИ, воздействующего между сигнальным и опорным проводниками, на два импульса равной амплитуды. Техническим результатом является возможность защиты от СКИ, достигаемая за счет его модального разложения.

Достижимость технического результата показана на примере моделирования структуры, поперечное сечение которой приведено на фиг. 1, схема электрическая принципиальная – на фиг. 2, а воздействующий СКИ - на фиг. 3. Параметры поперечного сечения t=18 мкм, w=0,3 мм, w1=1 мм, h=1 мм, h1=0,1 мм, s=0,45 мм. Совокупность этих параметров определяет матрицы погонных коэффициентов электромагнитной (L) и электростатической (C) индукции линии. Другие параметры схемы: длина линии l=1 м, внутренние сопротивления источника СКИ и нагрузки R1=R2=50 Ом. Два симметричных проводника соединены на концах с опорным проводником. У источника СКИ амплитуда электродвижущей силы (ЭДС) 5 В, а времена нарастания, плоской вершины и спада по 50 пс. Потери в проводниках и диэлектриках не учитывались.

Вычисленные матрицы L и C:

L= Гн/м;

С= Ф/м.

Корень квадратный из собственных значений произведения этих матриц определяет значения погонных задержек мод, распространяющихся в такой линии, как τ₁=4,19 нс/м, τ₂=4,323 нс/м, τ₃=5,388 нс/м. Однако в силу симметрии двух верхних проводников амплитуда импульса моды 1 равна нулю, и остаются только импульсы мод 2 и 3. Интервал между ними (около 1 нс) определяется произведением длины линии (1 м) и разности погонных задержек мод 2 и 3 (около 1 нс/м). Это подтверждают вычисленные формы напряжения в начале (V2) и конце (V3) сигнального проводника, приведенные на фиг. 4. Как видно, V3(t) представляет собой два импульса с интервалом между ними около 1 нс и равными амплитудами около 1,2 В, а амплитуда V2(t) составляет около 2,9 В. Это означает возможность ослабления, воздействующего СКИ (с общей длительностью меньше указанного интервала) и защиты от него, что показывает достижимость технического результата.

Микрополосковая линия, состоящая из опорного проводника в виде проводящего слоя, диэлектрической подложки на опорном проводнике и сигнального проводника в виде полоски на подложке, отличающаяся наличием двух симметричных проводников сверху, соединенных на концах с опорным проводником, и выбором параметров длины линии такой, что её произведение на разность третьей и второй погонных задержек мод линии больше длительности сверхкороткого импульса, воздействующего между сигнальным и опорным проводниками, и обеспечивается его разложение на два импульса, а высоты проводников над подложкой и расстояния между ними такими, что обеспечивается равенство амплитуд этих импульсов.