МИКРОПОЛОСКОВАЯ ЛИНИЯ С ДВУМЯ БОКОВЫМИ ЗАЗЕМЛЕННЫМИ ПРОВОДНИКАМИ, ЗАЩИЩАЮЩАЯ ОТ СВЕРХКОРОТКИХ ИМПУЛЬСОВ
MICROSTRIP LINE WITH TWO SIDE GROUNDED CONDUCTORS, PROTECTING AGAINST ULTRASHORT PULSES

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.
отличающаяся
Предлагается микрополосковая линия, состоящая из опорного проводника в виде проводящего слоя, диэлектрической подложки на опорном проводнике и сигнального проводника в виде полоски на подложке,  наличием двух боковых заземленных проводников на подложке, 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.
t
w
w
h
d
s
=
l=
R
R
r
L
C
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 =105 мкм, =0,4 мм, 1=0,365 мм, =0,18 мм, =1 мм =0,9 мм, ε4,5. Совокупность этих параметров определяет матрицы погонных коэффициентов электромагнитной () и электростатической () индукции линии. Другие параметры схемы: длина линии 1 м, внутренние сопротивления источника СКИ и нагрузки 1=2=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.
L
C
Вычисленные матрицы и:
L=
С=
Гн/м;  Ф/м.
1
2
3
V
V
V
t
V
t
Корень квадратный из собственных значений произведения этих матриц определяет значения погонных задержек мод, распространяющихся в такой линии, как τ=5,889 нс/м, τ=6,089 нс/м, τ=5,796 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 (0,293 нс) определяется произведением длины линии (1 м) и разности погонных задержек мод 2 и 3 (0,293 нс/м). Это подтверждают вычисленные формы напряжения в начале (2) и конце (3) сигнального проводника, приведенные на фиг. 4. Как видно, 3() представляет собой два импульса с интервалом между ними около 0,3 нс и равными амплитудами около 1,23 В, а амплитуда 2() составляет около 2,26 В. Это означает возможность ослабления воздействующего СКИ (с общей длительностью меньше указанного интервала) и защиты от него, что показывает достижимость технического результата.