【《基于微带传输线的微波谐振腔性能影响因素分析概述》1400字】

基于微带传输线的微波谐振腔性能影响因素分析概述为了使得输入的微波信号与铌酸锂谐振腔耦合，需要利用微波谐振腔将接收的微波信号能量传输进来。由微波天线接收到的微波信号经过微带传输线馈入微波谐振腔，可以利用微波振荡器技术将微波信号储存在微波谐振腔内部，从而使微波信号进入到铌酸锂谐振腔内部参与非线性相互作用。利用环形微带传输线的结构，可以实现微波谐振腔的设计。微带传输线是一种应用于微波信号传输的微带传输电路，通常依靠光刻工艺和印刷电路工艺制作，被广泛应用于单片微波集成电路和混合微波集成电路[122]。图2-9微带传输线横截面结构示意图。Fig.2-9Structureofmicrostriplineincrosssection.微带传输线的结构如图2-9所示，金色部分为金属导体材料，白色部分为基底材料。在厚度为的基片上部覆盖有宽，厚的金属导体带，基片的底部覆盖有接地电极。当有信号传输时，不同传播模式的微波信号沿着金属导体传输带向前传播。可以采用有耗传输线模型分析微带传输线的理论模型，其基本原理是用电磁场理论求解出微带传输线的波动方程。 （2-53） （2-54）其中、分别为传输线上的电压和电流分布，表示沿微带传输线的信号传输距离。对于输入的微波信号，微带传输线的特性阻抗和传播常数是主要的性能影响参数 （2-55）其中为衰减常数，它不是频率的函数，因此所有信号频率都具有相同的衰减因子；为相位传播常数；、分别是谐振腔内的电感和电容；为负载电阻。求解方程（2-53）、（2-54），得到微带传输线的分布电压和分布电流为 （2-56） （2-57）其中和为输入的电压和电流，那么此时的输入分布阻抗Zin为 （2-58）不同频率信号的相位传播常数都不一样，它与材料的色散相关。对于微带线来说，理论上除了传输频率以外，微带传输线的Z0和γ只与基板的材料性质、微带线的厚度和宽度w，绝缘层的厚度h有关，目前的传输线理论成熟，可以根据设计的微带线模型直接计算得到微带线的参数。传输线上的分布电压、电流和阻抗均是随着在微带传输线呈周期性起伏，对于角频率为的微波输入信号而言，在传输线中的的波长为 （2-59）其中为角频率所对应的相位传播常数，为微波信号在微带传输线中的相位传播速度。在微带线传输过程中，微波信号传输到达负载端时会产生反射，反射系数为。此时的式（2-56）、（2-57）可以写成入射波和反射波的线性叠加结果 （2-60） （2-61）当传输线为开路状态，此时的负载阻抗为无穷大，对于某些特定的传输线长度，可以实现传输线对特定频率传输信号的反射系数达到最大值，形成全反射 （2-62）发生全反射时微带传输线的长度满足 （2-63）其中为任一正整数。当微带传输线的端口为开路时，负载电流，根据式（2-58）、（2-62）可以得到 （2-64）用双曲正切恒等式有 （2-65）图2-10微带传输线输入阻抗的频率响应。Fig.2-10Frequencyresponsefortheinputimpedanceofmicrostripline.一般来说为了满足微波信号的传输，微带传输线的损耗会非常小，有，则。若输入的微波信号频率ω在ω0附近，令，则 （2-66）那么 （2-67）将式（2-67）代入式（2-65），可以得到在低损耗情况下开路微带传输线的输入阻抗 （2-68）从中可以得到微带传输线的等效电阻，此时的微带传输线构成了一个谐振腔频率为的微波谐振腔，谐振腔的品质因数为 （2-69）对于给定微带传输线的长度d，图2-10给出了微带传输线内输入阻抗的频谱响应，从图中可以看出，此时微带传输线可以满足输入信号的谐振，具有带通特性。谐振腔的阻抗峰值和通带带宽与微带传输线的特性阻抗Z0和损耗系数有关，传输线的损耗系数越小，谐振腔的接收带宽越窄，品质因数越高。图2-11不同谐振频率时的微带传输线内的分布电压。Fig.2-11Thedistributedvoltageinthemicrostriplineatdiffere