6.2: Фізика зчеплення

Якщо поля однієї лінії електропередачі перетинають область навколо іншої лінії електропередачі, то частина енергії, що поширюється по першій лінії, з'являється на другій. Ця муфта розрізняє з точки зору хвиль, що рухаються вперед і назад. Зокрема, розглянемо сполучені мікросмужки, показані на рис\(\PageIndex{1}\). Напрямок розмноження походить від\(\overline{\mathcal{E}}\times\overline{\mathcal{H}}\). За допомогою правого правила напрямок поширення сигналу на лівій смузі виходить за межі сторінки. Це називається напрямком, що рухається вперед. Тепер розглянемо поля навколо правої смуги, неактивну лінію, і зверніть увагу на напрямок\(E\) поля. \(H\)Поле відразу ліворуч від

Малюнок\(\PageIndex{1}\): Мікросмужкові лінії, пов'язані з краями, з лівою лінією, що рухається вперед полем, що виходить зі сторінки: (а) поперечний переріз мікросмужкових ліній, як знайдено на друкованій платі, що показує конформну верхню пасивацію або припій опору шару; і (б) в перспективі, що показує напрямок поширення веденої лінії (зліва) і напрямок поширення основного зв'язаного сигналу на лінії жертви (праворуч).

Малюнок\(\PageIndex{2}\): Режими на паралельно з'єднаних мікросмужкових лініях. У (b) і (d) електричні поля позначені у вигляді стрілочних ліній, а лінії магнітного поля пунктирними.

права смуга сильніше, ніж на правій частині смуги. Так ефективно відбувається циркуляція за годинниковою стрілкою\(\mathcal{H}\) поля навколо правої смуги руки. Застосовуючи\(\overline{\mathcal{H}}\times\overline{\mathcal{H}}\) до сигналу, індукованого на правій смузі, видно, що індукований сигнал рухається на сторінку або в зворотному напрямку. З'єднання з паралельно з'єднаними мікросмужковими лініями називається зворотно-хвильовою муфтою. І парний режим, і непарний режим, і обидва мають пересуваються вперед і назад компоненти (див. Рис.\(\PageIndex{2}\)).

У парному режимі (рис.\(\PageIndex{2}\) (А і б)) амплітуда і полярність напруг на двох сигнальних провідниках однакові. У непарному режимі (цифри\(\PageIndex{2}\) (c і d)) напруги на двох сигнальних провідниках рівні, але мають протилежну полярність. Будь-яку орієнтацію поля EM на зв'язаних лініях можна представити у вигляді зважених доповнень одномодових і непарних конфігурацій полів. Фактичні поля будуть суперпозицією парного і непарного режимів. Також напруги на лініях складаються з парних і непарних компонентів.

Малюнок\(\PageIndex{3}\): Визначення сумарних напруг і парних і непарних фазорів напруги на парі з'єднаних мікросмугових ліній: (а) рівномірне визначення напруги; (b) визначення напруги в непарному режимі; (c) зображення того, як рівномірно- і непарні напруги поєднуються, щоб отримати загальну напругу на окремих лініях. \(F\)вказує спереду і\(B\) вказує на задню частину.

Малюнок\(\PageIndex{4}\): З'єднані мікросмужкові лінії: (а) із сумарними фазорами напруги та струму на чотирьох клемах; і (b) поперечний переріз.

Характерні опори парних і непарних режимів будуть відрізнятися через різну орієнтацію поля. Вони називаються рівномодними і непарними характерними імпедансами, що позначаються\(Z_{0e}\) і\(Z_{0o}\), відповідно. Тут\(e\) індекс визначає парний режим, а\(o\) індекс визначає непарний режим. При з'єднаних мікросмужкових лініях фазові швидкості двох режимів будуть відрізнятися, оскільки два режими мають різну кількість енергії в повітрі та в діелектрику, що призводить до різної ефективної діелектричної проникності двох режимів.

Зв'язані лінії моделюються шляхом визначення характеристик поширення парного і непарного режимів. Використовуючи визначення, показані на малюнках\(\PageIndex{3}\) і\(\PageIndex{4}\), сумарні фазори напруги і струму на вихідній структурі є накладенням парних і непарних режимів розв'язків:

\[\label{eq:1}\left.\begin{array}{ll}{V_{1}=V_{Fe}+V_{Fo}}&{I_{1}=I_{Fe}+I_{Fo}}\\{V_{2}=V_{Fe}-V_{Fo}}&{I_{2}=I_{Fe}-I_{Fo}}\\{V_{3}=V_{Be}+V_{Bo}}&{I_{3}=I_{Be}+I_{Bo}}\\{V_{4}=V_{Be}-V_{Bo}}&{I_{4}=I_{Be}-I_{Bo}}\end{array}\right\} \]

з індексами\(F\) і\(B\) із зазначенням спереду і ззаду відповідно парних і непарних компонентів. Також

\[\label{eq:2}\left.\begin{array}{ll}{V_{Fe}=(V_{1}+V_{2})/2}&{I_{Fe}=(I_{1}+I_{2})/2}\\{V_{Fo}=(V_{1}-V_{2})/2}&{I_{Fo}=(I_{1}-I_{2})/2}\\{V_{Be}=(V_{3}+V_{4})/2}&{I_{Be}=(I_{3}+I_{4})/2}\\{V_{Bo}=(V_{3}-V_{4})/2}&{I_{Bo}=(I_{3}-I_{4})/2}\end{array}\right\} \]

Компоненти, що рухаються вперед, можуть бути записані як

\[\label{eq:3}\left.\begin{array}{ll}{V_{1}^{+}=V_{Fe}^{+}+V_{Fo}^{+}}&{I_{1}^{+}=I_{Fe}^{+}+I_{Fo}^{-}}\\{V_{2}^{+}=V_{Fe}^{+}-V_{Fo}^{+}}&{I_{2}^{+}=I_{Fe}^{+}-I_{Fo}^{-}}\\{V_{3}^{+}=V_{Be}^{+}+V_{Bo}^{+}}&{I_{3}^{+}=I_{Be}^{+}+I_{Bo}^{-}}\\{V_{4}^{+}=V_{Be}^{+}-V_{Bo}^{+}}&{I_{4}^{+}=I_{Be}^{+}-I_{Bo}^{-}}\end{array}\right\} \]

Компоненти, що рухаються назад, записуються аналогічно, так що загальна напруга спереду та ззаду рівних та непарних режимів

\[\label{eq:4}\left.\begin{array}{ll}{V_{Fe}=V_{Fe}^{+}+V_{Fe}^{-}}&{V_{Be}=V_{Be}^{+}+V_{Be}^{-}}\\{V_{Fo}=V_{Fo}^{+}+V_{Fo}^{-}}&{V_{Bo}=V_{Bo}^{+}+V_{Bo}^{-}}\end{array}\right\} \]

За допомогою ідеального вольтметра\(V_{4}\) напруги\(V_{1},\: V_{2},\: V_{3},\) та вимірюватимуться від точки на смузі до точки на заземленій площині безпосередньо нижче. Напруги\(2V_{Fo}\) і\(2V_{Bo}\) - це напруги, які вимірювалися б між смугами спереду і ззаду ліній відповідно (див. Малюнок\(\PageIndex{2}\)). Не можна було б безпосередньо виміряти\(V_{Fe}\) і\(V_{Be}\).

Один набір мережевих параметрів, що описують пару зв'язаних ліній, - це матричне рівняння допуску на основі портів, що стосується портових напруг\(V_{1}–V_{4}\), до струмів порту\(I_{1}–I_{4}\):

\[\label{eq:5}\left[\begin{array}{l}{I_{1}}\\{I_{2}}\\{I_{3}}\\{I_{4}}\end{array}\right] =\left[\begin{array}{llll}{y_{11}}&{y_{12}}&{y_{13}}&{y_{14}}\\{y_{21}}&{y_{22}}&{y_{23}}&{y_{24}}\\{y_{31}}&{y_{32}}&{y_{33}}&{y_{34}}\\{y_{41}}&{y_{42}}&{y_{43}}&{y_{44}}\end{array}\right] \left[\begin{array}{l}{V_{1}}\\{V_{2}}\\{V_{3}}\\{V_{4}}\end{array}\right] \]

Це\(y\) параметри на основі портів, оскільки струми та напруги визначаються для портів. Так як мікросмужкові лінії виготовляються (більшу частину часу) на немагнітних діелектриках, то вони так і зворотні\(y_{ij} = y_{ji}\). Зчеплення від однієї лінії до іншої описується термінами\(y_{12} (=y_{21})\) і\(y_{34} (=y_{43})\).

6.2.1 Резюме

Важливою концепцією, введеною в цьому розділі, є те, що поля та хвилі, що поширюються на парі паралельно зв'язаних ліній, можуть бути описані як поєднання непарних і парних режимів, кожен з яких має вперед- і зворотно-хвильові версії.