微波传输线.ppt

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