传输线带状线与微带线

1、波导波导同轴线同轴线带状线带状线微带线微带线带状线带状线微带线微带线介质基板的要求：n介电常数高，随频率的变化小n损耗小n纯度高，均匀、各向同性n与导体的粘附性好n导热性好n有一定的机械强度、便于切割等n化学稳定性好，耐腐蚀n价格便宜 l结构结构l基本要素基本要素支撑介质的介电常数支撑介质的介电常数r r上下接地板间距上下接地板间距b中心导带宽度中心导带宽度W同轴线同轴线基模为基模为TEM模。模。填充均匀介质，不存在色填充均匀介质，不存在色散。散。也可以存在也可以存在TE和和TM的高的高次模，即有单模传输的频次模，即有单模传输的频率上限。可由上下接地板率上限。可由上下接地板的距离来控制。的距离

2、来控制。采用静场分析方法采用静场分析方法u保角变换保角变换u求解电位的拉普拉斯方程求解电位的拉普拉斯方程微波无源集成电路。特别适微波无源集成电路。特别适合多层微波集成的中间层。合多层微波集成的中间层。特点：特点：主要分析方法（主要分析方法（TEM模）模）用途：用途：)176. 3(rpcv)177. 3(000kvrrpl相速相速l传播常数传播常数l特征阻抗特征阻抗l计算特征阻抗的经验公式计算特征阻抗的经验公式（中心导体零厚度）（中心导体零厚度）We是中心导体的有效宽度，是中心导体的有效宽度，即即)178. 3(10CvCLZp)179. 3(441. 0300abwbZer)179. 3(3

3、5. 035. 035. 002bbwbwbwbwbwe)180. 3(1206 . 085. 012000aZxZxbWrr)180. 3(441. 0300bZxrl带状线设计的逆公式带状线设计的逆公式其中其中t为带状线中心导体的厚为带状线中心导体的厚度度l导体衰减导体衰减其中其中mNpZBbZRZAtbZRrosrrsc/12016. 0120301017. 200003ttbtbtbtbWA2ln121tWWttWbB4ln21414. 05 . 07 . 05 . 011.有一根聚四氟乙烯（r2.1）附铜板带状线，已知b5mm，t0.25mm，W2mm，求此带状线的特性阻抗。 若W4

4、mm，求此带状线的特性阻抗。2.设计一根特性阻抗为50欧姆的带状线，所选基板为罗杰斯5880的附铜板带状线（ r2.2），求此带状线的W/b的值。 若所选基板的r9，求W/b的值。l屏蔽带状线的电位方程和边界条件屏蔽带状线的电位方程和边界条件由于中心由于中心，在，在y=b/2处场不连续。应处场不连续。应分别求两个区域（分别求两个区域（0yb/2和和b/2yb的解。的解。)182. 3(0 , 20,2byaxyxt)183. 3(0,)183. 3(0, 02byxayxbyax由分离变量法，并考虑到边界条件，有由分离变量法，并考虑到边界条件，有电位在电位在b/2处必须连续，有处必须连续，有A

5、n=BnoddnnoddnnbybybanaxnBbyaynaxnAyx112sinhcos20sinhcos,电场强度电场强度y分量分量中心导带上的电荷密度中心导带上的电荷密度.5 , 3 , 1.5 , 3 , 12coshcos20coshcosnnnnybybybanaxnAanbyaynaxnanAyE2/,2/,byxDbyxDyys)187. 3(2coshcos2,.5 , 3 , 10nnrsabnaxnanAl系数系数An的求解的求解中心导体表面电荷分布的简单假设中心导体表面电荷分布的简单假设利用三角函数的正交性，得到系数利用三角函数的正交性，得到系数An )188. 3(

6、2021WxWxxs189. 32/cosh2sin202abnnaWnaArnl带状线单位长度电容带状线单位长度电容中心导体的电压中心导体的电压中心导体单位长度的电荷中心导体单位长度的电荷单位长电容单位长电容22191. 3)/(WWsmCWdxQ)192. 3(/2/cosh2/sinh2/sin2,.5 , 3 , 102mFdabnnabnaWnaWVQCnr20,.5 , 3 , 1)190. 3(2sinh, 0bnnyabnAdyyxEV中心导带宽度中心导带宽度W介质基片厚度介质基片厚度 d介质相对介电常数介质相对介电常数r r传输准传输准TEMTEM模，特征阻抗、相速、模，特征

7、阻抗、相速、传播常数等可由静态或准静态方法传播常数等可由静态或准静态方法获得获得不是纯不是纯TEMTEM模，存在轻微的色散模，存在轻微的色散采用照相印刷工艺采用照相印刷工艺, ,精度高精度高, ,工艺重工艺重复性好。复性好。平面电路，适合有源器平面电路，适合有源器件的安装，是最适合微件的安装，是最适合微波集成电路的传输线波集成电路的传输线微带线的结构与基本要素微带线的结构与基本要素基本特点基本特点l有效介电常数有效介电常数l特征阻抗特征阻抗)195. 3(/12112221Wdrre1444. 1ln667. 0393. 1120148ln600dWdWdWdWdWWdZrrl给定特征阻抗和介

8、电常数求给定特征阻抗和介电常数求W/dW/d其中其中)197. 3(261. 039. 01ln2112ln122(282dWBBBdWeedWrrrAArrrrZA11. 023. 01121600rZB02377/pevc1er0epkv0(1)tan/2(1)rederkNp m 0/scRNp mZ W1.聚苯乙烯（聚苯乙烯（r2.55）微带的特性阻抗）微带的特性阻抗Z050欧，求其形状比欧，求其形状比W/h值。值。若若Z050欧的微带制作在欧的微带制作在Al2O3 （r9.9）基）基板上，求其形状比板上，求其形状比W/d值。值。2.计算微带线的宽度和长度，要求在计算微带线的宽度和长度

9、，要求在3.0GHz有有75欧的特性阻抗和欧的特性阻抗和90相移。基片厚度为相移。基片厚度为d0.127cm， r2.20。l屏蔽带状线的电位方程和边界条件屏蔽带状线的电位方程和边界条件由于金属带上有电荷不连续性，在空气和电介质分界面定由于金属带上有电荷不连续性，在空气和电介质分界面定义的两个区域上分别求电位方程的表达式。（义的两个区域上分别求电位方程的表达式。（0yd和和dy）的解。）的解。2,02,0(3.200)tx yxay 20,0(3.201 ),0(3.201 )xayx yax yb由分离变量法，并考虑到边由分离变量法，并考虑到边界条件，有界条件，有电位在电位在d处必须连续，有

10、处必须连续，有1/1cossinh0,cosnnoddn y annoddn xn yAydaax yn xBedya sinhn dannn dAB ea电场强度电场强度y分量分量中心导带上的电荷密度中心导带上的电荷密度1,3,5.()/1,3,5.coscosh0cossinhnnyny dannnn xn yAydaaaEynn xn dAedyaaa 2/,2/,byxDbyxDyys01,3,5,.cossinhcosh(3.206)snrnnn xn dn dAaaaal系数系数An的求解的求解中心导体表面电荷分布的简单假设中心导体表面电荷分布的简单假设利用三角函数的正交性，得到系

11、数利用三角函数的正交性，得到系数An 12(3.207)02sxWxxW204 sin23.208sinhcoshnran WaAn dn dnaal带状线单位长度电容带状线单位长度电容中心导体的电压中心导体的电压中心导体单位长度的电荷中心导体单位长度的电荷单位长电容单位长电容22(/)3.210WsWQdxW C m21,3,5,.01/(3.211)4 sin/2sinh/sinhcoshnrQCFd man Wan d aVn dn dnWaa01,3,5,.0,sinh(3.209)dynnn dVExy dyAa 令令C表示具有电介质基片（表示具有电介质基片（r1）的微带线的单位长度电）的微带线的单位长度电容容令令C0表示具有电介质基片（表示具有电介质基片（r1）的微带线的单位长度）的微带线的单位长度电容电容因为电容与围绕导体的区域的均匀填充材料的介电常数成因为电容与围绕导体的区域的均匀填充材料的介电常数成正比，所以有正比，所以有0eCC01epZv CcC常见传输线和波导的比较常见传输线和波导的比较特性特性同轴线同轴线波导波导带状线带状线微带微带基模基模TEMTEMTETE1010TEMTEM准准TEMTEM其他模式其他模式TE,TM