A第4章微波集成传输线稻香书屋

1、4.14.1 带状线带状线4.24.2 微带线微带线第四章 微波集成传输线1学习课件平面形结构导行系统，平面形结构导行系统，-微波集成传输线微波集成传输线。带状线微带线微波集成传输线分类要求微波电路和系统要求微波电路和系统小型小型轻量轻量性能可靠性能可靠2学习课件微波集成微波集成传输线传输线体积小、体积小、重量轻、重量轻、价格低廉、价格低廉、可靠性高、可靠性高、性能优越、性能优越、功能的可复制性好功能的可复制性好+微波固体芯片微波固体芯片混合微波混合微波集成电路集成电路单片微波单片微波集成电路集成电路优点优点3学习课件 1 1带状线的基本概念带状线的基本概念构成：两块接地板（相距为构成：两块接

2、地板（相距为b），中间为矩形截面导体），中间为矩形截面导体带（宽度为带（宽度为w、厚度为、厚度为t），板间填充空气或介质。），板间填充空气或介质。4.1 4.1 带状线带状线4学习课件替代同轴线制作高性能的无源元件；替代同轴线制作高性能的无源元件；用途：用途：特点：特点：缺点：缺点：宽频带、高宽频带、高q值、高隔离度；值、高隔离度；不便外接固体微波器件，不便外接固体微波器件，-不宜做有源微波电路。不宜做有源微波电路。传输波型：传输波型：工作模式为工作模式为temtem波，可存在高次模。波，可存在高次模。同轴线同轴线-内外导体变成矩形，外窄边延伸至无限远内外导体变成矩形，外窄边延伸至无限远-带状

3、线。带状线。5学习课件minmin2,2,bwllhyh的为的为空气空气导体带下方导体带下方y h区域为区域为介质基片介质基片12学习课件微波线中存在的是微波线中存在的是te-tmte-tm混合波场混合波场，其纵向场分量主要，其纵向场分量主要是由介质是由介质- -空气分界面处的边缘场空气分界面处的边缘场e ex x和和h hx x引起的，由于微引起的，由于微带线基片厚度带线基片厚度h h远小于传输波长，因此纵向场分量与导远小于传输波长，因此纵向场分量与导体带和接地板之间的横向分量场相比很小，所以微带线体带和接地板之间的横向分量场相比很小，所以微带线中传输模的特性与中传输模的特性与temtem模

4、相差很小，称之为模相差很小，称之为。准静态法色散模型法全波分析法分析方法13学习课件 0 r1. 1. 微带线的准微带线的准tem tem 波特性波特性准静态方法准静态方法将其模式看成纯将其模式看成纯tem模，引入有效介电常模，引入有效介电常数为数为 e的均匀介质代的均匀介质代替微带线的混合介质替微带线的混合介质。wteh微带线中的场为准微带线中的场为准temtem，其场基本上与静态情况下相同。其场基本上与静态情况下相同。在等效模型中，在等效模型中，由于电力线部分在介质基片内，部分在空气由于电力线部分在介质基片内，部分在空气中，显然有：中，显然有：1eree的大小取决于基片厚度的大小取决于基片

5、厚度h 和导体带宽度和导体带宽度w。e14学习课件 0 rwteh0;pgeecvllee=在等效模型中，微带线的相移常数为：在等效模型中，微带线的相移常数为：0000,ekkbewm e=1）传输相速与波导波长）传输相速与波导波长传播相速和波导波长为：传播相速和波导波长为：15学习课件 0 r微带线的单位长度电容微带线的单位长度电容cl ；介质基片换成空气微带线单位长度电容介质基片换成空气微带线单位长度电容cla ；由模型：由模型：()0011/aapleeelzzv ccceee=wteh是空气微带线的特性阻抗。是空气微带线的特性阻抗。01aalzc c=式中式中alelcce=则有：则有

6、：lealcce=16学习课件t t=0=0导体带空气微带线的特性阻抗导体带空气微带线的特性阻抗 可用保角变换可用保角变换法求得：法求得：az0)()(600kkkkza式中式中k(k)k(k)和和k(kk(k) )分别是第一类全椭圆积分和一类余分别是第一类全椭圆积分和一类余全椭圆积分全椭圆积分, , 此类函数复杂故不易使用。此类函数复杂故不易使用。2) 2) 特性阻抗及等效介电常数特性阻抗及等效介电常数az0 求空气微带线的特性阻抗求空气微带线的特性阻抗e 求解有效介电常数求解有效介电常数 ( (再由上式可求得特性阻抗再由上式可求得特性阻抗z0) )00aezze=微带线特性阻抗的求解：微带

7、线特性阻抗的求解：17学习课件哈梅斯泰特用对精确静态解作曲线拟合近似得到的特性哈梅斯泰特用对精确静态解作曲线拟合近似得到的特性阻抗公式（可用于阻抗公式（可用于cad）( t = 0 ) )：-p55-p5501/22608ln0.25111220.041 122errehwzwhhwwheeee-骣=+桫轾骣骣+-犏鼢珑=+-鼢珑犏鼢珑桫桫犏臌/1w h01/21201 /1.3930.667ln( /1.4444)1111222errezw hw hhwpeeee-=+骣+-=+桫/1w h在在0.05 w/h 16范围内，上式的精度优于范围内，上式的精度优于1%1%。18学习课件如如t0,

8、 ,可等效为导体带宽度加宽为可等效为导体带宽度加宽为we，修正公式为，修正公式为( t h, t h.(.(则此壁则此壁不会扰动导体带周围的场结构不会扰动导体带周围的场结构) )2/axyaxyxt0 ,20),(22 2微带线的近似静态解法微带线的近似静态解法temtem模，求解拉普拉斯方程：模，求解拉普拉斯方程：边界条件为边界条件为 ：, 00),(20),(yyxaxyx24学习课件微带线：微带线： z0 和和e 随频率而变；随频率而变； 当当f 升高，相速度升高，相速度vp 降低，降低， e 增大，增大， z0 减小。减小。3 3微带线的色散特性与尺寸限制微带线的色散特性与尺寸限制准准

9、temtem模计算所得的模计算所得的z0和和e 只适用于低频率，实际只适用于低频率，实际上微带线传输的是混合模，存在色散现象。上微带线传输的是混合模，存在色散现象。25学习课件)(12150ghzarctghfrrt微带线的最高工作频率微带线的最高工作频率ft受到限制。受到限制。ft可按下式估计：可按下式估计：式中式中h的单位是的单位是mm。当当f = (56) h；接地板宽度接地板宽度取取a =(56)w。minmin0.4,22rrhwhllee+为抑制高次模，微带线的横向为抑制高次模，微带线的横向尺寸应选择为尺寸应选择为27学习课件例：例： 计算在计算在 相移的微带线相移的微带线的宽度和长度。其基片的宽度和长度。其基片02.5,50 , 90fghzz=w55. 2,27. 1rmmh2.825;2.11ewhe=解：对于解：对于5050 的线，查图表或经计算，的线，查图表或经计算， t=0.01,t=0.01,3.59wmm=则线宽为则线宽为900 相移的线长为相移的线长为mmklmcfklklee64.20235.52/22010020.64mm3.59mm28学习课件 /4/4波长变换器波长变换器负载负载单支节短路器单支节短路器负载负