Микрополосковые копланарные волноводы. Часть 1.
Классический копланарный волновод (CPW) сформирован полосой микрополоскового проводника, отделенного от пары слоев заземления, все на том же слое, прикрепленных к диэлектрической среде. В идеальном случае толщина диэлектрика бесконечна. Но на практике он достаточно толстый, чтобы электромагнетические поля исчезли до того, как они достигнут подложки. Есть другой вариант копланарного волновода, когда панель заземления находится на противоположной стороне диэлектрика. Это относится к заземленным CPW или CPW с проводимой задней стороной. Копланарные волноводы использовались многие годы в RF и микроволновых разработках, так как они снижают потери на излучение при экстремально высоких частотах по сравнению с традиционной микрополосковой линией. И теперь, когда время переключения продолжает расти, они возвращаются в моду. В этой статье я посмотрю, как конформная теория поля может быть использована для моделирования электромагнитных эффектов микрополосковых копланарных волноводов.
Говоря простым языком, пространство имеет три измерения. Рисуя коробку, мы видим три измерения – ширину, высоту и глубину (x,y,z). Но есть и объективное четвертое измерение – время. Коробка будет существовать только определенный период времени. Эти три пространственные измерения плюс одно временное измерение называются пространство-время (пространственное время, пространственно-временной континуум). Но в замысловатом мире квантовой физики может существовать до 26 измерений, используемых для моделирования сложностей квантовых полей.
В 1921 Теодор Калуза (Theodor Kaluza), математик, предположил, что наша интуиция вводит нас в заблуждение, и предложит, что пространство-время в действительности имеет пять измерений. Калуза адаптировал общую теорию относительности Эйнштейна, которая была сформулирована для знакомых четырех измерений, и переписал ее применительно к пяти. Удивительно, но эти условия в точности соответствовали описанию электромагнетизма, которое опубликовал Джеймс Клерк Максвелл (James Clerk Maxwell) десятилетиями ранее. Добавив дополнительное измерение, Калуза объединил гравитацию и электромагнетизм – две из фундаментальных сил природы.
Это пятое измерение не видно нам в макро масштабе, поскольку это крошечное завивающееся пространственное измерение, связанное с другими большими по размеру измерениями. Чтобы вы могли себе это представить, обычно используется аналогия, в которой считается, что большое измерение похоже на соломинку для напитков. При большом увеличении оказывается, что это просто прямая линия. Но при приближении оно имеет перпендикулярную окружность, которая скручивается вокруг центральной линии этого измерения. Это компактное малое измерение. Это пятое измерение представляет изменяющиеся электрические и магнитные поля, которые излучаются под прямым углом от к центральной линии.
Квантовая теория определяет действия частиц на субатомном уровне. А общая относительность имеет большее отношение к большему масштабу сил природы (таких как гравитация и др.) Но есть еще и серая зона, где эти теории соприкасаются. Как вариант, теория струн занимается поиском объединения этих двух теорий путем замены частиц мельчайшим движением струн. В теории струн движение струны имеет так называемую «конформную симметрию». Это в целом обозначает, что если вы разработали правильную траекторию для струны, вы можете сгенерировать другую правильную траекторию, деформирую струну так, чтобы она сохранила углы на (воображаемой) поверхности, когда струна выметывается. Часть вычисления, которая несовместима, когда траектория струны искажена, называется конформной аномалией. Она получается из суммы различных сил с добавлением от каждого измерения пространства-времени. Но если вы правильно выберете измерение, сумма аномалий будет стремиться к нулю.
Физики расширили эту теорию от простой гравитации и электромагнетизма и включили в нее дополнительные силы природы – слабые и сильные ядерные силы. В теории суперструн существует 10 измерений, состоящих из девяти пространственных измерений и одного временного измерения. В М-теории есть 11 измерений: девять пространственных измерений, одно временное измерение и одно энергетической измерение. Это:
1. Длина
2. Ширина
3. Высота
4. Время
5. Гравитация/энергия/электромагнетизм
6-10. Существуют симулятивно и теоретически, благодаря концепции теории струн.
11. М-Теория, доказывающая, что все вышеперечисленные измерения реальны, если вы смотрите с точки зрения измерения.
Источник: PCBDESIGN
