С ростом частоты собственные реактивные параметры проводника обретают конечные значения, которые могут оказывать как косвенное, так и прямое влияние на характеристики схемы. В линии начинают учитываться распределенные по всей длине емкости и индуктивности. В разделе «Линия передачи» вы увидите, как из простых пассивных элементов можно строить эквивалентные схемы линии передачи для удобства последующего анализа. Ток прямого сигнала сосредотачивается в объеме сигнального проводника. Возвратный ток сосредотачивается в опорном слое под сигнальным проводником. Между сигнальным проводником и опорным слоем в толще диэлектрика концентрируется энергия электромагнитной волны. Такая структура уже отличается от обычного проводника и называется линией передачи, основным свойством которой является однородность. Ее можно сравнить с водопроводной трубой, и если труба имеет одинаковое сечение по всей длине, электрический сигнал беспрепятственно распространяется в ней на значительные расстояния. Если труба имеет сужения, ответвления, резкие изгибы – аналоги емкостных и индуктивных неоднородностей, скорость потока воды в ней изменяется, и наш сигнал – искажается.
С дальнейшим ростом частоты изгиб проводника становится причиной индуктивной неоднородности. Изменение ширины проводника или изменение его локальной площади приводит к появлению емкостной неоднородности. Далее вы узнаете, что изменение свойств диэлектрика, влияющее на значение емкости конденсатора, или изменение его толщины, влияют на значение локальной емкости линии передачи и также становятся причиной неоднородности. Переходное отверстие может одновременно быть причиной и индуктивной, и емкостной неоднородности. В диапазоне СВЧ каждый несогласованный отрезок линии передачи может стать объемным резонатором с целым набором резонансных частот, каждая из которых может оказывать негативное влияние на спектр и целостность сигнала. Объемным резонатором может стать любая часть линии передачи, заключенная между двумя локальными неоднородностями. В этом случае распространение неискаженного сигнала становится невозможным.
Вспомнив или изучив в следующих главах понятия емкость, индуктивность, резонанс, емкостная и индуктивная наводка, вы поймете, из чего состоит линия передачи, что и как влияет на распространение электрических сигналов внутри нее и на распространение электромагнитных волн вокруг нее. Вы узнаете как устранить влияние резонанса в линии передачи и снизить влияние перекрестных наводок соседних источников.
Огромную помощь в понимании электрофизических процессов дает принцип преемственности или принцип масштабируемости [7, 8]. Поняв, как работает система в области низких частот, какие действуют физические и электрические процессы, несложным оказывается переход к пониманию работы более высокочастотных систем.
Например,