射频技术-传输线基础.ppt

传输线基础,一.微带线,1.基本结构,a.重要的几何参数,基本几何参量如：基片厚度（d）、微带线宽度（W）等。次要的几何参数如金属厚度等，在较高频率上还要考虑粗糙度等。,b.重要的电磁参数,基本电磁参量如：介质介电常数、介质的损耗正切、相对磁导率等。金属的导电率等。,c.多种其它结构微带线,屏蔽微带、悬置微带、倒置微带、耦合微带等,传输线基础微带线基本结构,传输线基础微带线基本传输特性,2.基本传输特性,a.微带中的波型：准TEM波,（0.5mm，er=2.2基片上50ohm线，对数幅度，并放大了矢量图尺寸）,*场的近似静电解微波工程p125-127,传输线基础微带线基本传输特性,c.微带相速与传播常数*,b.等效介电常数*,*参考微波工程p123124,式中，r、e分别为基片相对介电常数和微带等效介电常数,传输线基础微带线基本传输特性,d.微带阻抗*,*参考微波工程p123124,传输线基础微带线基本传输特性,或微带阻抗综合公式*：,*参考微波工程p123124,传输线基础微带线基本传输特性,e.微带线的损耗*,*参考微波工程p123124,源于介质的介电损耗,源于导体的损耗,f.色散：,当相速因频率不同而不同时，各个频率分量的信号沿传输线传播后不再保持其原来的的相位关系，产生了信号失真。这种效应即色散。,群速：,微带色散*：,*微波固态电路设计p23,传输线基础微带线基本传输特性,*分贝(dB)与奈培(Np):,用功率表示：,用相同电阻上的电压表示：,所以有：,例：在0.5mm厚的介质基片Rogers5880上的微带线。基片介电常数2.2,损耗正切0.001,线宽1.52mm.材质为铜。求微带线的特性。,解：,等效介电常数,传输线基础微带线基本传输特性.例1,相速与传播常数*,考虑频率为30GHz和1GHz,(f=30GHz),(f=1GHz),传输线基础微带线基本传输特性.例1,(f=30GHz),传输线基础微带线基本传输特性.例1,微带阻抗,微带线的损耗,源于介质的介电损耗,传输线基础微带线基本传输特性.例1,源于导体的损耗,总损耗,(f=30GHz),(f=30GHz),(f=1GHz),例：微带设计计算微带的宽度和长度，要求在2.5GHz时为50阻抗和14波长。基片厚度0.127cm,r=2.2。,解,猜测W/d2,根据前述公式有,上述结果满足假设的W/d2。再计算,传输线基础微带线基本传输特性.例2,计算工具,一些有用的计算工具：APPCAD，ADS的linecalc,CST的线计算工具等。,散射参量*,S参量是射频及微波描述电网络的网络参量。,1.散射参量的定义,S参量是用入射功率波和反射功率波定义的网络参数。,a.归一化入射功率an和反射功率bn（n=1,2）,*射频电路设计p110-117,b.归一化功率an、bn与真实功率的关系,同理也可以得到由Vn、In单独表达的归一入射波和反射波。,散射参量*,c.S参量定义,an=0要求入射功率为零，且端口匹配。,S参量的分贝表达（m,n=1,2),散射参量*,2.散射参量的物理意义,输入端的反射系数：,（输出匹配）,驻波比：,输出端的反射系数：,（输入匹配）,驻波比同。,散射参量*,增益：,设端口2适当匹配使a2=0,由此有,设端口1适当匹配,并以VG代替V1有,(正向电压增益）,同理，S12为反向电压增益。电压增益的模平方为功率增益。,散射参量*,3.微带不连续性,微带的弯曲、宽度（或高度）的突变、与其它传输线的接头等处存在不连续。这种不连续性引入寄生电抗，并影响能量的连续传输，使幅度和相位发生变化，并影响匹配。,a.常见的不连续结构：,传输线基础微带线不连续性,b.不连续结构传输性的影响：,结构一：弯曲,-11dB,-40dB,传输线基础微带线不连续性,弯曲的多种补偿方法*：因为弯曲处有寄生容抗，所以主要方法是通过去除一部分金属来实现补偿。,*微波固态电路设计p36-37,传输线基础微带线不连续性,-30dB,2040GHz,24GHz,-40dB,一个实例：斜边长1.55W,传输线基础微带线不连续性,结构二：T型分支*,*微波固态电路设计p36-37,传输线基础微带线不连续性,一个实例：结构为（a）右,传输线基础微带线不连续性,4.端接负载的传输线,a.匹配负载,与无限长均匀微带线相同，沿线各点阻抗均为特征阻抗。沿线反射均为零，驻波比无限大。,b.任意负载,(以负载端为参考点）,传输线基础微带线端接负载的传输线,特例1：负载短路,i)随l的变化,ii)随频率的变化,传输线基础微带线端接负载的传输线,特例2：负载开路,传输线基础微带线端接负载的传输线,特例3：14波长传输线,或,特例3：12波