微波集成电路 课件 第二章 微波集成传输线-2.3其他类型

2.3其他类型集成传输线带状线悬置微带和倒置微带共面波导鳍线其他类型集成传输线槽线TEM波传输线准TEM波传输线非TEM波类传输线2.3.1带状线带状线传输TEM波，主要由三导体构成，故又称为三板线或夹心线。同轴线到带状线演变过程2.3.1带状线带状线是早期微波集成电路采取的主要传输线形式，主要用于实现微波无源元件，如功率分配器、滤波器、定向耦合器、balun等。在LTCC电路中应用：中间层信号传输特性参数2.3.1带状线相速：式中，c为光速，εr为带状线中填充介质的相对介电常数。波导波长：式中，λ0为自由空间中TEM波波长2.3.1带状线特性阻抗C0为单位长带状线的分布参数电容：由带状线的结构尺寸和填充介质决定；分布参数电容可用保角变换法求解t≠0时，有限厚度导体带带状线特性阻抗公式(惠勒(Wheeler，H.A.）,保角变换法)；当W/(b-t)<10时，精度优于0.5%2.3.1带状线简化的特性阻抗经验公式：1.导体条带厚度为t、宽度为W的可等效为导体条带厚度为零、宽度为We的带状线。等效关系为：精度为：1%2.中心导带与一边接地板之间的单位长度电容为：

单位长度带状线分布参数电容为：简化后的带状线特性阻抗经验公式为：2.3.1带状线衰减常数：2.3.1带状线带状线高次模式最低次TE高次模式——TE11:沿中心导体位置将带状线分为两半，每一半成为一个变形的矩形波导，其中传播的是TE10波；该矩形波导的TE10波的截止波长即为带状线TE11模的截止波长：

最低径向线模式——TM10b较大时,出现径向线模式最低次径向磁波截止波长：2.3.1带状线带状线只传输TEM模的条件(单模传输条件)为：

不考虑径向线模式，带状线的最高工作频率为式中W和b的单位取cm。传播准TEM波电磁场大部分处于空气中，εe→1，传输线特参量接近空气微带线传输线损耗小，比微带线更高的Q值（500-1000）,便于实现高Q滤波器、谐振器等便于安装铁氧体，介质谐振器，二极管等器件2.3.2悬置微带和倒置微带（a）悬置微带（b）倒置微带基本特性2.3.2悬置微带和倒置微带特性阻抗对屏蔽悬置微带，在w>>h(即边缘场的作用不大)时,有近似公式：主要特性参数为空气线的特性阻抗。2.3.2悬置微带和倒置微带传输线损耗主要是金属损耗，

c可用微带线金属损耗公式计算在W>>h(即边缘场的作用不大)时可用下列近似公式计算其特性阻抗和有效介电常数：主要特性参数传输线Q值，主要由金属损耗决定2.3.3槽线基本特性具有纵向磁场分量，主要传播TE波，色散传输线空间场分量存在，可做辐射天线可用作传输线，采用高介电常数基片使电磁场能量集中于槽内，减小辐射损耗可制作高阻抗线TE波2.3.3槽线基本特性槽缝两边有电位差，电场跨过槽口，磁场垂直于槽口，便于并联两端器件磁场具有椭圆极化区，可用于设计非互易铁氧体器件，如环形器、隔离器等便于和微带线耦合，制作耦合器，过渡结构2.3.3槽线主要特性参数色散传输线，相速和特性阻抗随频率变化：阻抗定义具有任意性，一般采用功率-电压定义：波导波长等效介电常数，误差为10%以内2.3.4共面波导（CPW）基本特性传播准TEM波，色散传输线具有圆极化磁场分布，便与设计非互易器件中心导带与接地层位于同一平面，便于并联连接两端器件特性阻抗与基片厚度几乎无关，可采用高介电常数基片减小导波波长，实现微波低频率下的小型化设计2.3.4共面波导（CPW）主要特性参数K(k)为第一类完全椭圆积分:为对应空气线的特性阻抗以上结果为基片厚度h=∞的结果采用高

r，h~2-3s时，Zc的影响很小结构特点2.3.5鳍线（1）在矩形金属波导内E面嵌入槽线所组成的一种复合结构（2）一种由介质片支撑具有薄脊的加脊波导鳍线是一种可用于毫米波混合集成电路的准平面结构传输线:（1）电路图形，包括有源器件在内都集成在一块介质基板上，具有平面结构；（2）电路设计必须要考虑到金属波导立体结构的影响。1972年，P.J.Meier提出鳍线（Finline）结构基本特性2.3.5鳍线鳍线传播TE和TM混合波；通常设计为传输主模为准TE10波传播特性与脊波导类似，具有比矩形波导更宽的单模传输带宽根据“加脊”方式不同，有双侧鳍线，单侧鳍线，对极鳍线，绝缘鳍线等基本特性2.3.5鳍线鳍线用于毫米波频率

一种嵌入金属波导内的传输结构鳍线具有微波集成传输线的一些优点:对有源和无源电路的集成提供了可能条件。当金属鳍位于同一侧时，鳍线结构可方便地并联连接两端有源器件，制作成开关、移相器、混频器、倍频器等电路。同时，由于鳍线中电磁能量主要集中在金属鳍间缝隙内，而金属鳍可由集成电路工艺实现，避免了矩形金属波导在毫米波频段所要求的严格机械加工公差，具有平面电路制作上的优点。鳍线阻抗变换器基本特性2.3.5鳍线鳍线结构上介于立体传输线和平面集成传输线之间可方便地用作这两者之间的过渡转换。鳍线具有较低的损耗，电路Q值高，可方便地用于设计成谐振器、滤波器等电路。矩形波导-鳍线过渡段鳍线滤波器特性参数2.3.5鳍线鳍线是一种分区填充介质的导波系统，工作于混合模式。精确地分析、计算其色散特性及特性阻抗需要依赖各种数值计算方法。单面鳍线可近似为等效脊波导，波导内均匀填充