Конструкции полосковых линий отличаются большим разнообразием в рамках двух основных типов — симметричного (рис. 4.1) и несимметричного (рис. 4.2). Их можно классифицировать в зависимости от типа закрепления полоски и характера заполнения пространства между экранирующими пластинами и полоской.
Рис. 4.1. Симметричные полосковые линии: а) с воздушным заполнением; б) со сплошным диэлектрическим заполнением; в) с подвешенной подложкой
Рис. 4.2. Несимметричные полосковые линии: а) с воздушным заполнением; б) с диэлектрическим заполнением; в) инвертированная
Как видно из рис. 4.1 и 4.2, поперечное сечение всех модификаций ПЛ представляет собой ряд плоских диэлектрических слоев с различными значениями диэлектрической проницаемости. Поверхности слоев параллельны экранирующим плоскостям.
Полоска линий с воздушным заполнением крепится, как правило, при помощи редко расположенных столбиков или пластинок (шайб). Эти линии по сравнению с другими ПЛ обладают малыми потерями, но нетехнологичны и имеют самую большую длину волны в линии, укорочение которой пропорционально степени заполнения пространства между полоской и экраном диэлектриком и величине его диэлектрической проницаемости.
Линии с воздушным диэлектриком и токонесущей полоской, нанесенной с одной или двух сторон опорной диэлектрической пластины, имеют малые потери и технологические преимущества печатных линий.
Линии со сплошным заполнением технологичны, удобны для расчетов, обеспечивают малые габариты узлов и поэтому наиболее распространены, особенно в МПЛ. Но использование сплошного заполнения приводит к сравнительно большим потерям, которые в ПЛ определяются в основном потерями в диэлектрике. В симметричных линиях со сплошным заполнением трудность вызывает также размещение навесных элементов, которые, кроме того, вносят асимметрию и, как следствие, появление нежелательных видов колебаний. Такие линии целесообразно использовать в пассивных схемах типа связанных линий, трансформаторов и распределительных устройств.
Свойства линий с частичным заполнением определяются степенью заполнения диэлектриком: при малом заполнении их свойства близки к линиям с воздушным заполнением, при большом — к линиям со сплошным заполнением.
Линии с воздушным и частичным заполнением имеют менее жесткие требования к точности изготовления.
Несимметричная линия со сплошным диэлектриком 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 в микрополосковых линиях передачи.
Рис. 4.3. Волноводные полосковые линии: а) щелевые; б) компланарные
Стремление улучшить характеристики устройств СВЧ привело к появлению различных модификаций МПЛ, приспособленных для решения специальных задач. В последние годы предложены и исследуются полосковые линии, являющиеся аналогом волновода. К таким линиям относятся так называемые щелевые линии (ЩЛ) и компланарные волноводы (КВ) (рис. 4.3). Щелевая линия образуется узкой щелью в проводящем слое, нанесенном на поверхность тонкой диэлектрической пластины. Другая поверхность пластины остается свободной от покрытия. Компланарный волновод состоит из тонкой центральной полоски между двумя параллельными ей заземлениями плоскими электродами, расположенными на той же поверхности диэлектрической подложки. Как в щелевых линиях, так и в компланарных волноводах используются подложки с высокой диэлектрической проницаемостью, что обеспечивает концентрацию поля в пространстве щелей вблизи границы раздела диэлектрик — воздух. Конструкции ЩЛ и КВ очень удобны для присоединения навесных элементов. Сочетания ЩЛ и КВ с МПЛ открывают широкие перспективы на создание разветвленных микросхем СВЧ.
При выборе типа линии СВЧ диэлектрика для полосковой линии руководствуются следующими критериями:
принципиальной возможностью реализации на данном СВЧ диэлектрике (в заданном частотном диапазоне) требуемых или близких им по величине электрических параметров, что определяется физико-механическими свойствами диэлектрика и технологией изготовления МПЛ;
степенью удовлетворения требований, предъявляемых к габаритам, что определяется в основном величиной диэлектрической проницаемости диэлектрика;
характером выпуска СВЧ диэлектрика (серийный выпуск, выпуск по заказам и т. п.), габаритами выпускаемых листов и подложек СВЧ диэлектрика;
технологическими особенностями СВЧ диэлектрика в ходе процесса изготовления полоскового устройства.
