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文档简介
1、3-8 带状线,带状线的结构如图所示,带状线属双导体类传输线,传输的主模是TEM模。,带状线结构示意图,对于带状线的分析可以用传输线理论来分析。表征带状线的主要特性参量有传播常数、相速、相波长和特性阻抗。,微波技术,3-8 带状线,一、特性参量,当工作频率满足条件 及 时,有如下关系式,传播常数,衰减常数,相移常数,相速,相波长,特性阻抗,微波技术,3-8 带状线,在导带的厚度 的情况下,利用保角变换法可求得特性阻抗的精确表达式为,一般文献资料中都给出k值相对应的 值,根据k即可求出Z0。,(二)中心导带厚度不为零时的特性阻抗,(2) 窄导带情况( ),特性阻抗为,(1) 宽导带情况( ),特
2、性阻抗为,(一) 中心导带厚度为零时的特性阻抗,微波技术,3-8 带状线,为了便于工程计算,下图给出了带状线的尺寸与特性阻抗之间的关系曲线,以便查阅。,微波技术,3-8 带状线,在TE模中最低次模为TE10, 它沿中心导带宽度有半个驻波分布,其截止波长为,为了抑制TE10模,最短的工作波长为,即,二、带状线尺寸的确定 带状线传输的主模是TEM模。但若尺寸选择不当,可能出现高次模。为了抑制高次模的传输,确定带状线尺寸时应考虑下面一些因素。,1. 中心导带宽度w,微波技术,3-8 带状线,增大接地板间距b有助于降低导体损耗和增加功率容量,但b加大后除了加大横向辐射损耗之外,还可能出现径向TM高次模
3、,其中TM01为最低次模,它的截止波长为,为了抑制TM01模,最短的工作波长为,即,根据上述要求即可确定带状线的尺寸w和b。,2. 接地板间距b,微波技术,另:为了减小衰减、横截面方向的能量泄露,一般 b(36)w。,例 已知带状线两接地板间距b=10mm,中心导带宽w=1.4mm,厚t=0.1mm,工作频率为5GHz,填充介质r=2.1,试求带状线的特性阻抗和波导波长。,3-9 微带线,微带线是一种重要的微波传输线,其结构如下图所示。它是由介质基片上的导带和基片下面的接地板构成。微带线容易实现微带电路的小型化和集成化,所以微带线在微波集成电路中获得了广泛的应用。,微带线可看作是由平行双线演变
4、而来的,如下图所示。,微波技术,3-9 微带线,一、微带线传输的主模 空气介质的微带线存在无色散的TEM模。但实际上的微带线是制作在介质基片上的,虽然它仍然是双导体系统,但由于存在空气和介质的分界面,这就使得问题复杂化。利用电磁场理论可以证明,在两种不同介质的传输系统中,不可能存在单纯的TEM模,而只能存在TE模和TM模的混合模。但在微波波段的低频端,由于场的色散现象很弱,传输模式类似于TEM模,故称为准TEM模。,二、微带线的特性参量 在微波波段微带线一般工作在弱色散区,因此把微带线的工作模式当作TEM模来分析,这种分析方法称为“准静态分析法”。,TEM模传输线的特性阻抗,微波技术,求出微带
5、线的相速vp和单位长度分布电容C0即可求出微带线的特性阻抗。,3-9 微带线,对于空气微带线,微带线中传输TEM模的相速 (光速),并假设它的单位长度分布电容为 ,则其特性阻抗为,传输波的相速范围,单位长度分布电容范围,特性阻抗范围,当微带线的周围全部用相对介电常数为 的介质填充时,此时微带线TEM模的相速为 ,其单位长度分布电容为 ,则其特性阻抗为,微波技术,3-9 微带线,下面引入一个相对的等效介电常数 ,其值介于1和 之间,用它来均匀填充微带线,构成等效微带线,并保持它的尺寸和特性阻抗与原来的实际微带线相同。,相对等效介电常数,式中q为填充因子,表示介质填充的程度;是微带线尺寸 w/h的函数:,微波技术,q=0:导带周围填充空气,q=1:导带周围填充介质,P108 例3-2,3-9 微带线,三、微带线的色散特性和尺寸设计考虑 (一) 微带线的色散特性 微带线中电磁波传播的速度是频率的函数,它使得微带线的特性阻抗Z0和re将随频率而变化,频率愈高,则相速愈小,等效介电常数愈大,特性阻抗愈低。,临界频率的近似值为,(二) 微带线尺寸设计考虑 当工作频率提高后,微带线中除了传输TEM模以外,还会出现高次模。据分析,当
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