微波技术-第四章-微带和表面波波导

带线和微带线,StriplineandMicrostrip,2,内容,带线和微带线介质波导,3,带线,历史：六十年代以来，在微波工程和微波技术上，出现了一次不小的革命，即所谓MIC(MicrowaveIntegratedCircuit)微波集成电路。其特色是体积小、功能多、频带宽，但承受功率小。因此被广泛用于接收机和小功率元件中，并都传输TEM波。作为这一革命的代表产物是是带状线(Stripline)。它可以看作是同轴线的变形,4,带线,带状线具体结构两块相距为b的接地板，中间放入宽w，厚t的导体，中间填入均匀的介质。,5,特性阻抗,带线传输TEM波，特性阻抗是研究的主要问题，其求解框图如下其中v是传输线中的光速，一般有,c=3108m/s,0r是所填充的介质，于是一般的特性阻抗问题可转化为求电容C的问题。,6,特性阻抗,带线的电容带线电容分成板间电容Cp和边缘电容Cf。Wb愈大，C愈大，特性阻抗Z0愈小。Wb愈大，Cf影响愈小。带线研究的主要内容如下框图,7,特性阻抗,带线研究的主要问题,特性阻抗,衰减,功率容量,尺寸设计,8,特性阻抗从80年代开始国外做了大量的闭式(closedform)工作，即仔细算出各种情况，然后用简单的闭式给以拟合、逼近，用计算机程序代替图表曲线。闭式的工作包括分析和综合两个部分,特性阻抗的闭式,9,特性阻抗的闭式,1.带线分析零厚度带线(t/b0，q221V10，q20，所以21k2,12时，将发生全反射现象，发生全反射时t=90，此时的入射角称为临界角,当ic时,80,反射透射原理,这样有,81,反射透射原理,结论从上面可以看出，当入射角大于临界角的时候，透射波沿负x方向不断衰减，而只剩下沿z方向传输的波,因为只有沿z方向传输的波，并且离开界面沿负x方向一段距离以后波衰减为零，因此称为表面波,表面波传输的条件是从光密介质向光疏介质,对于介质波导来说，就是利用了这一点,82,介质板波导,表面波波导电磁波在这类波导外沿边界传播，其场强在垂直于波导界面的方向上随离开界面的距离按指数衰减，而沿轴向依然按照一般电磁波的传播规律传输，这种波称为表面波。传播这种表面波的系统称为表面波波导。特点和用途是毫米波集成电路和光集成电路的基础工作波段在毫米波高频段和亚毫米波附近直到光波波段频带宽，低损耗，便于集成，制造简单对称介质板波导对于研究圆柱介质波导和光纤都很有帮助,83,介质板波导,对称介质板波导,如果介质内的波入射到界面上时，会发生全反射,84,介质板波导,假定场在y方向无变化，可以得到TM模式下的解为,可以看到，波在介质以外随着离开介质的距离而逐渐衰减,85,光纤,光纤光纤(OpticalFiber)即光导纤维，我们讨论通信所用的阶跃光纤。它的简化模型是中心纤芯半径为a，折射率为n1；层半径为b，折射率为n2；外部空气折射率为n0，并满足中间的叫做纤芯，外面的叫做包层或者是敷层纤芯一般采用石英玻璃，为了提高折射率，一般掺入GeO2、P2O5阶跃光纤：每层的折射指数均匀，纤芯到包层具有跳变性,86,阶跃光纤,阶跃光纤图,87,光纤,单模和多模和金属波导一样，光纤也可以传输单模，也可以传输多模。单模情况下带宽最宽结构设计在光缆内部加入抗弯曲的强度元件，例如金属芯、塑料芯，在外面可以加上保护层，防止外界腐蚀微弯会导致光纤的损耗增