Эквивалентная диэлектрическая проницаемость, Многослойной диэлектрической структуры Опции

[Mirabella]

Подскажите пожалуйста, как определить эквивалнетную диэлектрическую проницаемость пространства, состоящего из слоя воздуха и слоя диэлектрика? Или по другому: при каких соотношениях между толщинами слоя воздуха и слоя диэлектрика можно принебречь диэлектрической проницаемостью диэлектрика и принимать диэлектрическую проницаемость равной единице?

Необходимо "подвесить в воздухе" плоскую конструкцию из тонкого металла, при этом обеспечив механическую прочность . Поэтому предполагается изготовить рисунок по обычной технологии печатных плат и крепить плату, но пока не понятно как учесть диэлектрическую проницаемость диэлектрика.

[asdf]

Подскажите пожалуйста, как определить эквивалнетную диэлектрическую проницаемость пространства, состоящего из слоя воздуха и слоя диэлектрика? Или по другому: при каких соотношениях между толщинами слоя воздуха и слоя диэлектрика можно принебречь диэлектрической проницаемостью диэлектрика и принимать диэлектрическую проницаемость равной единице?

Мирабела Сергеевна, Ваш вопрос неоднозначен, поэтому и получились неоднозначные ответы
Дело вот в чем, если Ваша конструкция при работе использует элементы с сосредоточенными параметрами (обычные компоненты), то
эквивалнетную диэлектрическую проницаемость пространства можно брать как усредненную и тогда расчитывается так как предложил gormih. Если же у Вас элементы с распределенными параметрами, например, полосковые структуры, то нужно моделировать или расчитывать по конкретным участкам.

Необходимо "подвесить в воздухе" плоскую конструкцию из тонкого металла, при этом обеспечив механическую прочность . Поэтому предполагается изготовить рисунок по обычной технологии печатных плат и крепить плату, но пока не понятно как учесть диэлектрическую проницаемость диэлектрика.

Здесь мне тоже непонятно, у Вас проблема с изготовлением конструкции методом травлениия тонкого металла, без основы из диэлектрика, чтобы использовать технологию изготовления ПП, или есть проблема с прочностью самой конструкции не подкрепленной диэлектриком?
Если первое, то могу помочь с изготовлением, правда только из меди.

[Mirabella]

Мирабела Сергеевна, Ваш вопрос неоднозначен, поэтому и получились неоднозначные ответы
Дело вот в чем, если Ваша конструкция при работе использует элементы с сосредоточенными параметрами (обычные компоненты), то
эквивалнетную диэлектрическую проницаемость пространства можно брать как усредненную и тогда расчитывается так как предложил gormih. Если же у Вас элементы с распределенными параметрами, например, полосковые структуры, то нужно моделировать или расчитывать по конкретным участкам.

Уважаемый Александр, у меня действительно элементы с распределёнными параметрами: связанные линии на СПЛ, для которых в зазаре между ними должен быть обязательно материал с максимально низкой диэлектрической проницаемостью. Варианты такие: или воздух, или пенополиуретан. С последним много всякой суеты и, что главное -в этом случае нет возможности изменения ширины зазора. Кроме того, должна быть небольшая толщина металла линий. Поэтому и возникла мысль: изготавливать обе половински связанных линий обычной печатной технологией, но на обратной стороне плат стравить всю медь и установить эти линии на нужном расстоянии с возможностью изменения ширины зазора. Но тогда получается, что между экранами и линиями у на не воздух, а слой диэлектрика и слой воздуха.
Отсюда и вопрос: какую диэлектрическую постоянную использовать при расчёте?

Размер конструкции в плане примерно150х150 мм. толщина зазора 0.6 мм. ширина линий 8 мм, связь лицевая.

[l1l1l1]

Уважаемый Александр, у меня действительно элементы с распределёнными параметрами: связанные линии на СПЛ, для которых в зазаре между ними должен быть обязательно материал с максимально низкой диэлектрической проницаемостью. Варианты такие: или воздух, или пенополиуретан. С последним много всякой суеты и, что главное -в этом случае нет возможности изменения ширины зазора. Кроме того, должна быть небольшая толщина металла линий. Поэтому и возникла мысль: изготавливать обе половински связанных линий обычной печатной технологией, но на обратной стороне плат стравить всю медь и установить эти линии на нужном расстоянии с возможностью изменения ширины зазора. Но тогда получается, что между экранами и линиями у на не воздух, а слой диэлектрика и слой воздуха.
Отсюда и вопрос: какую диэлектрическую постоянную использовать при расчёте?

Размер конструкции в плане примерно150х150 мм. толщина зазора 0.6 мм. ширина линий 8 мм, связь лицевая.

уважаемая Mirabella!
извините, что вмешиваюсь, но давайте всё же определимся, о какой структуре идет речь.
у вас сначала речь шла о ширине зазора между линиями, а потом вдруг оказалось толщина зазора.

если металлический рисунок с одной стороны подложки, а с другой стороны вся медь стравлена,
то речь идет о связанных полосковых линиях на подвешенной подложке (гуглите).
в этом случае связь линий боковая, и характеризуется шириной зазора между линиями.
по этим структурам есть масса литературы, но даже не надейтесь найти где-либо простые формулы
для эффективных диэлектрических проницаемостей четных и нечетных мод.
в лучшем случае - номограммы для структур, у которых значения большинства параметров зафиксированы
(толщина и диэл. проницаемость подложки, расстояние до экрана снизу, расстояние до экрана сверху).
ознакомьтесь с 5-й главой книги по ссылке http://depositfiles.com/files/yidmq877x .

если же одна линия пары связанных на одной стороне подложки, а вторая на другой,
то это совсем другой тип линий, их связь характеризуется прежде всего толщиной подложки
(толщиной зазора), и обычно такие линии делаются с горизонтальным смещением
друг относительно друга, потому что толщиной диэлектрика менее удобно управлять
для получения нужного соотношения между четным и нечетным импедансами линий.

в обоих случаях вы можете найти лишь ограниченный набор номограмм.
в обоих случаях без программ трехмерного электродинамического анализа не обойтись.

[Mirabella]

если же одна линия пары связанных на одной стороне подложки, а вторая на другой,....

спасибо, уважаемый l1l1l1, за чёткое и краткое изложение основ.
Те варианты связанных линий, о которых говорите вы, считаются хорошо и без знания "эффективных диэлектрических проницаемостей четных и нечетных мод". Есть хорошие программки в MWO, Zeland, Serenade и не только...(даже я как-то согрешила разработкой подобной программы).
Но вы забыли упомянуть ещё об одном варианте расположения связанных линий: одна линия находится на одной подложке, вторая линия находится на другой подложке (гуглите).
Связь, как я уже написала ранее -лицевая, т.е. эти подложки установлены параллельно друг другу с определённым зазором, характеризуемым его шириной или толщиной. В этом случае диэлектрик выполняет функцию поддержки линий относительно друг друга. А диэлектриком в зазоре является воздух.
Вот отсюда и вопрос: в диэлектрике воздух, а между линиями и экранами "слоёный пирожок" из воздуха и диэлектрика и его надо как-то учитывать или на основании чего-то пренебрегать им.

[asdf]

Вот отсюда и вопрос: в диэлектрике воздух, а между линиями и экранами "слоёный пирожок" из воздуха и диэлектрика и его надо как-то учитывать или на основании чего-то пренебрегать им.

Мирабела Сергеевна, ведь не обязательно такую слоенку делать! Если у Вас диэлектрик будет снаружи (с точки зрения конструкции это должно быть все равно), то получаем диэлектрик-медь-воздух-медь-диэлектрик. В этом случае, особенно если толщина диэлектрика будет меньше толщины меди, то его, практически, можно не учитывать. Погрешность будет проценты и легко компенсируется изменением зазора по воздуху при отработке. Если же наоборот, то большое значение будет иметь отношение толщин диэлектрика и воздуха, но и здесь поправка будет лишь немногим больше, чем в первом случае. Но для второго случая я сразу не готов ответить, посмотрю литературу.

Размер конструкции в плане примерно150х150 мм. толщина зазора 0.6 мм. ширина линий 8 мм, связь лицевая.

Какая все же у Вас толщина диэлектрика и меди?

[Mirabella]

Мирабела Сергеевна, ведь не обязательно такую слоенку делать! Если у Вас диэлектрик будет снаружи (с точки зрения конструкции это должно быть все равно), то получаем диэлектрик-медь-воздух-медь-диэлектрик.

берём за 0 координат середину зазора, тогда вверх по оси получается так: половина воздушного зазора -медь тольщиной 0.035...0.05 мм-диэлектрик (ФАФ-4Д, толщиной сколько можно, но не менее 1 мм из соображений мех.прочности) - воздушный зазор порядка 20мм -медь (экран). Вниз по оси абсолютно симметрично.

В этом случае, особенно если толщина диэлектрика будет меньше толщины меди, то его, практически, можно не учитывать. Погрешность будет проценты и легко компенсируется изменением зазора по воздуху при отработке. Если же наоборот, то большое значение будет иметь отношение толщин диэлектрика и воздуха, но и здесь поправка будет лишь немногим больше, чем в первом случае. Но для второго случая я сразу не готов ответить, посмотрю литературу.

Какая все же у Вас толщина диэлектрика и меди?

Понимаю, что пора нарисовать, но пока не знаю в чём.

Итак: представьте обычный направленный ответвитель с лицевой связью: есть две линии, своей плоскостью обращённые друг к другу. Вверху и внизу этих линий располагаются экраны. обычно обе линии располагаются на РАЗНЫХ сторонах диэлектрической платы и ширина зазора определяется диэлектрической проницаемостью платы.
теперь попробуем сделать так, чтобы диэлектрическая проницаемость материала зазора была минимальной, например, соответствующей диэлектрической проницаемости воздуха.
Вопрос: на чём в этом случае будут держаться линии, если они длинные (примерно 300 мм), тонкие (0.05 мм) и еще хитро закручены в некую 2D баранку?

Решение: каждую из линий изготавливаем на отдельной плате и располагаем их относительно друг друга так, чтобы получился требуемый ВОЗДУШНЫЙ зазор.
при этом в пространстве между экранами у нас не только линии, а ещё два слоя диэлектрика толщиной от 1 до 6 мм.

Как учесть влияние этого диэлектрика в конечном случае на Zoo и Zoe?

Из чего следует, что разница с диэлектриком и без него будет минимальная?