Расчет связанных микрополосковых линий с боковой связью

Калькулятор позволяет рассчитать параметры связанной микрополосковой линии со слабой боковой связью. Такие линии часто используются для создания СВЧ полосовых фильтров, а также направленных ответвителей. Обеспечение коэффициента связи выше -10 дБ с помощью такой линии требует очень малого промежутка S, что сложно реализовать на практике, поэтому боковая связь и характеризуется как слабая.

Для верификации и оценки погрешности этого калькулятора были рассчитаны волновые сопротивления ряда связанных микрополосковых линий на подложке FR4 с диэлектрической постоянной εr=4,4 на частоте f=2000 МГц с использованием электромагнитного симулятора ANSYS 2D EXTRACTOR. Файл проекта, который можно использовать в качестве шаблона для подобных расчетов, редактируя переменные в Design properties и Optimetrics setup, можно скачать с нашего сайта. Результаты расчета представлены в виде табличных данных:

Исходный код Javascript:
Copyright ©2020 3G-Aerial
В основе калькулятора - исходные коды ©1994-2009 Daniel R. McMahill
Ограничения и особенности расчетов антенн

Почему столько разных импедансов? Что такое четный и нечетный режимы? Ответам на эти и другие вопросы посвящена отдельная статья. Особенностью несимметричной микрополосковой линии является то, что от четного или нечетного режима зависит не только волновое сопротивление (импеданс) линии, но и эквивалентная или эффективная диэлектрическая проницаемость. В результате коэффициент распространения и электрическая длина линии в разных режимах разные. Эта проблема решается добавлением реактивностей на концах линий, либо покрытием их сверху слоем диэлектрика.

Прототипом данного калькулятора является калькулятор по первой ссылке внизу, который использует метод Kirschning & Jansen. Метод учитывает частотную дисперсию. Основные формулы расчета можно посмотреть по второй ссылке.

Литература:

• Manfred Kirschning and Rolf Jansen, "Accurate Wide-Range Design Equations for the Frequency-Dependent Characteristic of Parallel Coupled Microstrip Lines", IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol MTT-32, No 1, January 1984, p83-90. Corrections in MTT-33, No 3, March 1985, p. 288

Ссылки по теме:

1. Coupled Microstrip Analysis/Synthesis Calculator (Copyright © 1994-2009 Daniel R. McMahill);
2. Formulas for Impedance of Coupled Microstrip Lines - LibreTexts Engineering;
3. Волновое сопротивление микрополосковой линии;
4. Волновое сопротивление копланарной линии;
5. Волновое сопротивление симметричной полосковой линии;
6. Расчет связанных полосковых линий с лицевой связью;