[yurik82 18]

16 часов назад, Freesom сказал:

То, что он нарисовал не похоже на твинаксиал

обычный кабель - трехпроводный. Если его соединить с двухпроводной симметричной линией - по третьему проводу тоже потечет ток, появится излучение, а импеданс суммарный не будет 50 Ом

Если в самом деле надо чтобы далее шла симметричная линия то надо балун

 

В открытой симметричной линии излучение предотвращается за счет противофазности и равности амплитуд, а в несимметричной микрострип - за счет экранирования массивным земляным полигоном и наложенных ограничение на высоту зазора по сравнению с длиной волны

 

Изменено 11 мая, 2023 пользователем yurik82

[Freesom 18]

9 minutes ago, yurik82 said:

обычный кабель - трехпроводный

🤪 Обычная земля - плоская

 

[Freesom 18]

 

1 hour ago, yurik82 said:

Если его соединить с двухпроводной симметричной линией - по третьему проводу тоже потечет ток, появится излучение, а импеданс суммарный не будет 50 Ом

Во-первых, у вас ошибка на картинке. Коаксиальная линия в таком представлении является четырехпроводной, т.к. через земляной проводник тоже течёт ток 😁

Во-вторых, всегда забавно наблюдать, как люди пытаются натягивать какие-то вещи из области звуковых частот на СВЧ

Spoiler

 

 

[yurik82 18]

  

1 час назад, Freesom сказал:

Во-вторых, всегда забавно наблюдать, как люди пытаются натягивать какие-то вещи из области звуковых частот на СВЧ

 

Синфазные токи оплётки - это вещи из области СВЧ, почти неизвестные в других смежных областях, т.к. никак себя не проявляют на звуковых частотах.

Когда длина третьего проводника стремится к 0 лямбде, его существованием можно пренебречь и считать что там КЗ.

1 час назад, Freesom сказал:

Во-первых, у вас ошибка на картинке.

О существовании четвертого проводника (например мачты возле кабеля снижения) нам ничего не известно. Кабель у автора уходит в free-space

Ваша картинка показывает именно нагрузку на балун - несимемтричная линия нагружена на несимметричную нагрузку (на микрострип линию, на резистор, на балун).

В изделии автора четвертого провода (близлежащей земли) нет, а нагрузка не несимметричная, а симметричная

 

 

[Freesom 18]

 

18 minutes ago, yurik82 said:

О существовании четвертого проводника (например мачты возле кабеля снижения) нам ничего не известно. Кабель у автора уходит в free-space

Не знал, что free-space обозначается вот тем символом общего потенциала (массы) 😆 

Без земли ещё проще - нет земляного тока, а скин-эффект съедает любые проявления тока снаружи - другими словами ТЕМ-мода коаксиала не поддерживает никаких наружных токов)) Даже если разбить 50-омный резистор на два последовательно по 25, это никак не отображает преобразование моды линии передачи

Spoiler

 

 

[yurik82 18]

6 часов назад, Freesom сказал:

Не знал, что free-space обозначается вот тем символом общего потенциала (массы) 😆 

СВЧ это не звуковые и не низкие промышленные частоты. Линия передачи это бесконечная последовательность погонных индуктивностей и погонных ёмкостей

6 часов назад, Freesom сказал:

скин-эффект съедает любые проявления тока снаружи - другими словами ТЕМ-мода коаксиала не поддерживает никаких наружных токов

благодаря скин-эффекту у коаксиала и у Microstrip нет наружных токов (для коаксиала нет тока наружной трубы, для микрострипа нет тока нижней плоскости подложки).

Microstrip является microstrip в том и только в том случае, если ширина земляного полигона в достаточной мере экранирует быстро убывающее поле и верхний проводник (назовём его условно "горячим") не наводит значимых полей на нижнюю часть земляной плоскости, и соответственно там нет токов (или они ничтожно малы).

Коаксиал и микрострип суть одно и то же, в первом внешние поля отсуствуют потому что пространство топологически замкнуто, во втором за счет достаточной ширины. Если разрезать трубу оплётки и развернуть в плоскость (ширину скорее всего увеличить придется, замкнутая окружность экономит материал, для открытой плоскости материала надо побольше) - принципиально ничего не изменится, только подкорректировать зазоры чтобы выйти снова на 50 Ом и всё.

 

Открытая симметричная двухпроводная линия отличается от микрострипа тем, что один из проводников настолько узкий, что не экранирует свою обратную сторону и поле первого проводника (который мы условно назвали "горячим") создает поле вокруг всей поверхности этого проводника, в нем течет по всей поверхности.

Что будет если 50 Ом коаксиал соединить с 50 Ом микрострипом? Можно получить КСВ почти равный 1 и почти полное отсуствие нежелательных излучений (только в тех пределах в которых излучал сам микрострип).

 

Что будет если 50 Ом коаксиал соединить с 50 Ом двухпроводной симметричной открытой линией?

Когда мы убираем изолирующий экран (широкий нижний лист), то верхний "горячий" проводник наводит одинаково поле и на свой второй проводник-компаньон, и на внешную поверхность оплётки кабеля.

С точки зрения токов, в нижней точке имеем Т-тройник куда пришли три проводника: внутренняя поверхность оплётки, внешняя поверхность оплётки, проводник-компаньон симметричной линии. В этом "узле Кирхгофа" часть тока пойдет в один провод, часть в другой (смотря как будут соотноситься их импедансы).

Т.к. третий проводник коаксиала не имеет вблизи себя симметричной пары - он начнет сильно излучать, а импеданс этой "линии" непредсказуем.

Поэтому при прямом соединении 3-проводных линий (коаксиальных, микрострипов, CPW) с открытыми двухпроводными линиями - КСВ будет далёкий от 1, а система начинает излучать, потому что по третьем проводу начал протекать синфазный ток (common mode).

Чтобы этого не происходило - необходимо устройство под названием балун. Такое устройство делит амплитуду пополам и в противофазе. В момент когда на "горячем проводнике" например +1V, балун делает +0.5V и -0.5V и подает их на два проводника симметричной линии. Противофазные поля взаимно компенсируются и не наводят нежелательных полей не оплётку кабеля и синфазные токи не протекают.

На низких и звуковых частотах эта модель не имеет смысла, т.к. там длина всех этих проводников ничтожна по сравнению с длиной волны и эквивалентная схема не рисуется с погонной индуктивностью/ёмкостью, никто не считает импеданс линий, не стыкует их и не измеряет никакой КСВ. Модель борьбы с наводками там связана с наличием теплового сопротивления в проводниках, эквивалентная схема для ЗЧ/НЧ будет состоять из серии активных сопротивлений.

У балуна есть такой свойство - common mode impedance - запорный потенциал. У микрострип линии он создается просто за счет широкой земли. У балуна он создается за счет противофазного сложения полей. Если амплитуды поделены по 50%, а фаза в точности на 180 градусов - запорный импеданс бесконечный. Нарисованных "наискосок" конденсаторов нет.

Изменено 11 мая, 2023 пользователем yurik82

[Freesom 18]

Да простит тема по HFSS неприкрепляющийся к антенне коаксиал)))

1 hour ago, yurik82 said:

Коаксиал и микрострип суть одно и то же, в первом внешние поля отсуствуют потому что пространство топологически замкнуто, во втором за счет достаточной ширины. Если разрезать трубу оплётки и развернуть в плоскость (ширину скорее всего увеличить придется, замкнутая окружность экономит материал, для открытой плоскости материала надо побольше) - принципиально ничего не изменится, только подкорректировать зазоры чтобы выйти снова на 50 Ом и всё.

Вот видите, как вы сменили тип линии с симметричной на несимметричную без всяких балунов и даже не заметили этого))) Да, все три линии (коаксиал, микрополосковая и двухпроводная) являются двухсвязными, но только микрополосковая из них - несимметричная. И что самое интересное, она ближе к двухпроводной линии, чем к коаксиалу. Коаксиалу в печатном варианте соответствует симметричная полосковая линия.

Spoiler

 

1 hour ago, yurik82 said:

У балуна есть такой свойство - common mode impedance - запорный потенциал. У микрострип линии он создается просто за счет широкой земли.

Вообще-то импеданс синфазной моды - это свойство не балуна, а трехсвязной линии передачи. Т.е. нужна земля, относительно которой этот синфазный (common) потенциал двух проводников и будет измерятся. У микрострипа такого параметра нет вообще, потому что проводников не хватает)))

Spoiler

 

[yurik82 18]

23 минуты назад, Freesom сказал:

Вот видите, как вы сменили тип линии с симметричной на несимметричную без всяких балунов и даже не заметили этого)

Coax_to_DiffLine.aedt - набор проектов в HFSS, по отдельности все линии (дифлиния 50 Ом, микрострип 50 Ом, квадратный коаксиал 50 Ом) смоделированы с КСВ близким к 1. Для перехода коаксиал-микрострип тоже КСВ близкий к 1, а поверхностные токи при одинаковом масштабе (см. скриншоты выше) существенно ниже. При другой длине и других соотношениях геометрии эти токи и нежелательыне излучения могут быть выше. Отрезки линий в примерах выбраны по lambda/4 каждый.

На скринах выбрана внешняя поверхность оплётки

 

23 минуты назад, Freesom сказал:

Вообще-то импеданс синфазной моды - это свойство не балуна

импеданс синфазной моды пары линий передач или дифлинии передачи - это свойство линий передач, нас оно не интересует.

импеданс синфазной моды балуна - это импеданс который выдает балун противясь синфазному току по своей конструкции. в иделе он бесконечный и тока нет. в просторечии называют "запорным импедансом"

 

Цитата

 

https://www.dxengineering.com/techarticles/balunsandfeedlinechokes/balun-basics-common-mode-vs-differential-mode

Reducing Unwanted Common Mode Current

A properly designed choke or current balun inserts a large amount of common mode impedance in series with the feedline

"Правильно спроекториванный балун / запорный шунт" вставляет последовательно с линией передачи импеданс синфазной моды

 

 

Вот тут любители даже пытаются измерять Z запорного дросселя: 

Цитата

 

http://www.ra6foo.qrz.ru/stakan.html

C увеличением добротности и z стакана сужается полоса частот, и повышаются требования к точности размера. Сопротивление 1500 Ом вполне достаточно для большинства случаев применения

 

 

Изменено 11 мая, 2023 пользователем yurik82

[Freesom 18]

11 minutes ago, yurik82 said:

Для перехода коаксиал-микрострип тоже КСВ близкий к 1

Ну вот видите как просто, а люди мучаются чтобы перейти со стриплайна(тот же коаксиал) на микрострип, постепенно верхний экран снимают, даже патентуют конструкции. А оказывается никакой балун и плавные переходы не впали, сел и поехал)))

Spoiler

Что вам мешает сделать так же лихо переход на двухпроводную линию?😁

17 minutes ago, yurik82 said:

импеданс синфазной моды балуна - это импеданс который выдает балун противясь синфазному току по своей конструкции. в иделе он бесконечный и тока нет. в просторечии называют "запорным импедансом"

Какое отношение он имеет к двухсвязным линиям передачи?

[yurik82 18]

17 минут назад, Freesom сказал:

Ну вот видите как просто, а люди мучаются чтобы перейти со стриплайна(тот же коаксиал) на микрострип, постепенно верхний экран снимают, даже патентуют конструкции. А оказывается никакой балун и плавные переходы не впали, сел и поехал)))

 

Не ёрничайте. Я сразу автору ответил что нужен балун и показал пример такого балуна.

Вопреки вашему утверждению что "оказывается никакой балун не нужен" я и далее настаиваю что балун нужен и показал какие будут токи если исключить балун из проекта.

В примерах выше длиниа отрезков была л/4, при такой длине отбитая волна проходит путь л/2, т.е. такой кабель сам по себе как запорный стакан немного ослабляет синфазный ток.

Если же взять другую длину то ситуация ещё намного хуже

 

 

 

> Какое отношение он имеет к двухсвязным линиям передачи?

Вообще никакого. Вы сами пытались навязать что "это свойство линии а не балуна".

Это свойство балуна. Мерило его качества. Одна из многих метрик как это качество описывать. От существования где-то каких-то линий не зависит. Это свойство балуна как многополюсника.

Более распространенное мерило качества - ошибка фазы и амплитуды. Если фаза в точности 180, а амплитуды по 50%, то это равноценно бесконечному запорному импедансу.

Но есть люди  которым привычнее изъясняться в терминах теории цепей, и они высчитывают этот эквивалентный импеданс и придумывают методы его натурного измерения.

Изменено 11 мая, 2023 пользователем yurik82

[Freesom 18]

5 minutes ago, yurik82 said:

> Какое отношение он имеет к двухсвязным линиям передачи?

Вообще никакого. Вы сами пытались навязать что "это свойство линии а не балуна".

Это свойство балуна.

Расскажите, как свойство балуна создается у микрострип линии за счет широкой земли)))

2 hours ago, yurik82 said:

У балуна есть такой свойство - common mode impedance - запорный потенциал. У микрострип линии он создается просто за счет широкой земли.

 

 

[yurik82 18]

10 минут назад, Freesom сказал:

Расскажите, как свойство балуна создается у микрострип линии за счет широкой земли)))

Микрострип линия не имеет свойств балуна, не делит амплитуду поровну а фазу противофазной.

Микрострип линия не может применяться для соединения несимметричных линий (например коакс) и симметричных между собой.

Несимметричные линии могут соединяться между собой без балуна. Симметричные между собой тоже.

Наведение поля и протекание тока по "третьему проводу" (противоположная сторона земли или внешняя сторона оплётки) в несимметричных линиях обеспечивается не компенсацией двух противофазных полей, а просто экранировкой.

Изменено 11 мая, 2023 пользователем yurik82

[Freesom 18]

9 minutes ago, yurik82 said:

такой кабель сам по себе как запорный стакан

Пардоньте, более привычная терминология как для СВЧиста это дроссельная канавка или choke, я даже не сразу въехал о каких стаканах, ловушках и базуках идёт речь))) Ну да, поверхностную волну и затекание токов на тыльную поверхность можно предотвратить одной канавкой. Никогда бы не подумал, что обычная канавка в фланце волновода или вращающемся сочленении, которая обеспечивает электрогерметичность тракта может рассматриваться как запорный импеданс, отсекающий второй провод снаружи (третьего не вышло, поскольку у волновода он всего один😆) и называться балуном

16 minutes ago, yurik82 said:

Микрострип линия не может применяться для соединения несимметричных линий (например коакс) и симметричных между собой.

Несимметричные линии могут соединяться между собой без балуна.

Можно соединять все двусвязные линии просто через плавный переход (кстати, именно он у вас на картинке, непонятно с чего его взялись называют балун, видно как и с четвертьволновой канавкой ситуация). Если у вас переход коаксиал-микрополосок получился как ступенька коротким, то хорошо - диэлектрик помог затянуть поле, которое оказалось над полоском. Можно и напрямую переходить с коаксиала на симметричную двухпроводку, но просто свернуть оплетку во второй проводник (можно даже в два), не испортив при этом моду сильно резко не выйдет:

Spoiler

Не сильно технологично выглядит, правда?

 

[yurik82 18]

11 часов назад, Freesom сказал:

Можно соединять все двусвязные линии просто через плавный переход (кстати, именно он у вас на картинке, непонятно с чего его взялись называют балун

"плавный переход" это и есть балун. Многополюсник который делит мощность волны по 50%, а фазу поворачивает на 180. Можно замоделировать отдельно как 2-поротвое или 3-портовое устройство (как мост Вилкинсона) и проанализировать S-матрицу на предмет того, как выполняются эти 2 требования - какова ошибка фазы и какова неравность деления мощности. Наверное можно как-то высчитать и тот самый запорный импеданс, для любителей оценивать качество балуна в таких единицах.

Терминология эта относительно новая, когда Густав Гуанелла патентовал после WW2 свои балуны - он их называл "High-frequency matching transformer". Марчанд называл в 1944 "Transmission-Line Conversion Transformers"

Балун (balanced-unbalanced) появилось как обиходное название, но к концу 1980-ых прижилось:
*в каталогах и даташитах именитых СВЧ производителей сейчас называются именно balun.
* в научных публикациях в рецензируемых международных журналах употребляется слово balun, в т.ч. в названии статьи
* в патентных заявках устройства заявлены как балуны. В последующих патентах на устройства Гуанеллы, Рутрофа, Марчанда ссылаются как на балуны

Картинка которую я в первом ответе автору прикрепил - из статьи "An extremely wideband tapered balun for application in tightly coupled arrays" 

Цитата

This paper presents the design of a single layer, compact, tapered balun with a >20:1 bandwidth and less than L/17 in length at the lowest frequency of operation. The balun operates from 0.7GHz to over 15GHz. I

Можно называть "переход", в советской школе любили слово ССУ ("симметрирующе-согласующее устройство"), для некоторых типов конструкций называют дросселем, стаканом, choke.

Вот такое называют choke

хотя его схема это 1:1 Guanella current balun (токовый балун Гуанеллы типа 1:1) 

 

Устройство которое в советской школе широко известно под названием "коаксиально-щелевой переход" выполнено по схеме токового балуна Рутрофф

Изменено 12 мая, 2023 пользователем yurik82

[Freesom 18]

11 minutes ago, yurik82 said:

Терминология эта относительно новая, когда Густав Гуанелла патентовал после WW2 свои балуны - он их называл "High-frequency matching transformer". Балун (balanced-unbalanced) появилось как обиходное название, но прижилось:
*в каталогах и даташитах именитых СВЧ производителей сейчас называются именно balun.
* в научных публикациях в рецензируемых международных журналах употребляется слово balun, в т.ч. в названии статьи
* в патентных заявках устройства заявлены как балуны. В последующих патентах на устройства Гуанеллы, Рутрофа, Марчанда ссылаются как на балуны

Да я уже понял, что любой переход, согласователь, адаптер называют балун. В любой непонятной ситуации нужен балун))) Глянул презентацию, в которой хорошо показано, что от него нужно то. Основная мысль - избавится от связи с землёй (та самая common mode). В этом плане настоящий балун - это тот, который делает дифференциальную линию из центрального проводника коаксиала, а потом убирает землю:

Spoiler

Остальные типа балуны - это просто переход с линии одного типа на другой. Самый банальный, работающий всегда подход - плавный переход. Но длинно. Если хочется резко превратить внешний проводник коаксиала или землю микрополоска в провод, то без проблем, но придется напрячь фантазию:

Spoiler