Микрополосковая линия с заземленным проводником сверху, защищающая от сверхкоротких импульсов
Владельцы патента RU 2763692:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники» (RU)
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты электрических цепей от сверхкоротких импульсов. Предлагается микрополосковая линия, состоящая из опорного проводника в виде проводящего слоя, диэлектрической подложки на опорном проводнике и сигнального проводника в виде полоски на подложке. Дополнительно введен заземленный проводник, расположенный сверху над подложкой. Проводник соединен на концах с опорным проводником. При этом выбирают длину линии такой, что её произведение на разность погонных задержек мод линии больше длительности сверхкороткого импульса, воздействующего между сигнальным и опорным проводниками, и обеспечивается его разложение на два импульса, а высоту проводника над подложкой такой, что обеспечивается равенство амплитуд этих импульсов. Техническим результатом является возможность защиты от сверхкороткого импульса, достигаемая за счет его модального разложения. 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 заземлённого проводника сверху, соединенного 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=0,9 мм, w1=1 мм, h=1 мм, h1=0,2 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. Заземлённый проводник соединен 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=
Корень квадратный из собственных значений произведения этих матриц определяет значения погонных задержек мод, распространяющихся в такой линии, как τ1=5,805 нс/м, τ2=3,414 нс/м. Интервал между ними (около 2,4 нс) определяется произведением длины линии (1 м) и разности погонных задержек мод 1 и 2 (около 2,4 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 2,4 нс и равными амплитудами около 1,2 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 заземлённого проводника сверху, соединенного на концах с опорным проводником, и выбором параметров линии, обеспечивающим разложение СКИ, воздействующего между сигнальным и опорным проводниками, на два импульса равной амплитуды.
