HỆ ĐỊNH HƯỚNG
4.6. Đường dây song hành
Ở dải sóng mét, đường truyền năng lượng siêu cao tần dạng phổ biến có cấu tạo đơn giản, kích thước ngang nhỏ là đường dây song hành. Đường dây song hành đơn giản nhất, gồm có hai dây dẫn kim loại trụ trịn như nhau đường kính d đặt song song với nhau, cách nhau một khoảng D giữa hai trục của chúng trong môi trường đồng nhất và đẳng hướng. Môi trường đồng nhất và đẳng hướng có thể là khơng khí hay điện mơi. Ngồi loại đơn giản nhất hai dây, đường dây song hành có thể gồm 4 dây hoặc 2 dây có màn chắn kim loại.
Sau đây ta chỉ xét trường hợp đường dây song hành đơn giản gồm hai dây dẫn hở. Trường điện từ truyền dọc đường dây song hành này là trường TEM. Các vector cường độ trường của nó tn theo phương trình Laplace dạng (4.2.26).
Khi nghiên cứu trường tĩnh điện ở vùng không gian bao quanh hai dây dẫn mảnh đặt song song cách nhau một khoảng được tìch điện (có cùng điện lượng song trái dấu) ta thấy thế của nó tn theo phương trình Laplace dạng (4.5.3). Đường sức điện trường tĩnh của hệ ln vng góc với các đường đẳng thế (là họ vịng trịn nằm trong mặt phẳng vng góc với trục của hai dây dẫn), nên điện trường nằm trong mặt phẳng ngang với trục hai dây dẫn. Từ trường sinh ra ở vùng không gian bao quanh hai dây dẫn có dịng điện khơng đổi chảy dịng trong mỗi dây có cùng giá trị song ngược chiều) cũng tuân theo phương trình Laplace như dạng (4.5.3). Nên đường sức từ trường của hệ trùng với các đường đẳng thế của chúng (cũng là các họ vòng tròn dạng như các đường đẳng thế của điện trường tĩnh). Do đó từ trường cũng nằm trong mặt phẳng ngang với trục của hai dây dẫn.
Ta cũng có thể nhận được cấu trúc trường TEM của đường dây song hành trên khi suy từ cấu trúc của trường TEM trong ống dẫn sóng đồng trục bằng cách áp dụng phép biến hình bảo giác thích hợp trong mặt phẳng phức của tiết diện ngang các đường truyền trên.
Điện áp và dịng điện trên đường dây của sóng thuận (truyền theo chiều dương truc z của hệ) có dạng:
U (z) = Um .e−ikz
(4.6.1)
I (z) = Im .e−ikz
Trỏ sóng đặc tính của đường dây song hành khơng tiêu hao có dạng:
ZCT = U
=Um = L0 = 1 μ
ln 2D (4.6.2)
I Im C0 π ε d
Ở đây Um, Im là biên độ của điện áp và dòng trên dây.
L =μln 2D 0 π d C = πε (4.6.3) 0 ln 2D d
là điện cảm và điện dung tính trên một đơn vị độ dài của đường dây song hành. 62
Nếu đường dây song hành được đặt trong khơng khí (ε = ε0 và μ = μ0) thì trở sóng đặc tính của đường dây này có dạng đơn giản là:
ZCT 0 ≈ 120ln 2
dD ≈ 276lg 2
dD (Ω)
4.7. Mạch dải
Trong kỹ thuật đo lường và các thiết bị thu ở các dải sóng từ dm đến mm, ng ười ta thường sử dụng một loại đường truyền năng lượng siêu cao tần có kích thước gọn nhẹ, đó là các mạch dải siêu cao tần. Vì các mạch dải siêu cao tần được chế tạo dưới dạng mạch in nên chúng được dùng rất phổ biến trong vi mạch siêu cao. Mạch dải siêu cao thường cấu tạo theo các dạng: dạng đối xứng, dạng không đối xứng, dạng đường khe và dạng cáp phẳng.
Các tấm điện mơi dùng làm đế của mạch dải có độ thẩm điện tương đối khá lớn cỡ từ 7 đến 13, có tiêu hao rất nhỏ, có độ dầy h = 1,5 đến 5 mm.
Để tạo ra các dải kim loại dẫn sóng, người ta dùng các kim loại phun, tạo ra trên mặt tấm điện mơi các dải dẫn sóng có độ dày lớn hơn nhiều lần độ thấm sâu của trường, cỡ 15 đến 100 micromet. Dải kim loại rộng gọi là bản đáy hay đất, cịn dải hẹp có độ rộng 0,05 đến 10 milimet được gọi là dải trung tâm dẫn sóng. Độ rộng của mạch dải thường lớn gấp nhiều lần chiều cao tổng cộng của nó.