+传输线和集总参数元件概述.ppt

金属导线的射频特性 在射频/微波范围内, 金属导线不仅具有自身的电阻和电感或电容,而且还是频率的函数。寄生参数对电路工作性能的影响十分明显。; 在交流状态下,有“集肤效应”；在射频（f≥500MHz）范围此导线相对于直流状态的电阻和电感可分别表示为; δ=(πfμσ) -1/2 （1-4） 定义为“集肤深度”。 集肤深度与频率之间满足平方反比关系,随着频率的升高,集肤深度按平方率减小。 电流密度为;图 1-1 交流状态下铜导线横截面电流密度对直流情况的归一化值; 金属导线本身有一定的电感量,这个电感在射频/微波电路中,会影响电路的工作性能。电感值与导线的长度、形状和工作频率有关。 金属导线还可以看作一个电极,它与地线或其他电子元件之间存在一定的电容量,这个电容对射频/微波电路的工作性能也有较大的影响。; 集中参数元件尺寸小、价格低，可实现宽带，这些优点特适合HMIC和MMIC，目前应用可达60GHz以上。 ;电阻 基本功能是将电能转换成热产生电压降。 电子电路中,一个或多个电阻可构成降压或分压电路用于器件的直流偏置,也可用作直流或射频电路的负载电阻完成某些特定功能。通常有： ;所希望使用的薄膜电阻特性是： 稳定性好的电阻值，不随时间变化； 低的电阻温度系数（TCR）； 足够的散热能力； 寄生参量足够小； 最大长度小于0.1λ，使得传输线效应可以忽略。 ; 物质的电阻的大小与物质内部电子和空穴的迁移率有关。从外部看, 定义薄片电阻 ,则 ;图1-3 物质的体电阻;图1-6 电阻的阻抗绝对值与频率的关系;电容 在低频率下,电容器的电容量定义为 在射频/微波频率下,实际的介质内部存在传导电流,也就存在相应的损耗, 介质中的带电粒子还有一定的质量和惯性,在电磁场的作用下,很难随之同步振荡,在时间上有滞后现象,也会引起能量的损耗。; 所以 在射频/微波应用中,还要考虑引线电感L以及引线导体损耗的串联电阻Rg和介质损耗电阻Re。 ;平面式电容器由金属-绝缘体-金属结构组成，氮化硅、氧化硅和聚酰亚胺是其经常使用的绝缘体。 ;交指型电容器;交指型电容器 交指型电容器的最大电容值受限于物理尺寸，其最大可工作的频率受限于指间的分布特性。 交指型电容器特别适合于用做调谐、耦合和匹配元件，这些场合要求电容量小、量值精确的电容器。;图1-8 电容阻抗的绝对值与频率的关系; 电感 常用的电感器一般是线圈结构,在高频率也称为高频扼流圈，其结构一般是用直导线沿柱状结构缠绕而成。 ; 导线的缠绕构成电感的主要部分,而导线本身的电感可以忽略不计，细长螺线管的电感量为 ? （1-10） ? 在考虑了寄生旁路电容Cs以及引线导体损耗的串联电阻Rs后，电感的等效电路如图1-10 所示。;图1-11 电感阻抗的绝对值与频率的关系;射频/微波集成电路电感器可分为： （1）带状电感器 （2）单圈环形电感器 （3）多匝螺旋电感器;知识回顾 传输线基本理论 ;(1-13) ;α定义为传输线的衰减常数: ;1.传输线上距负载为半波长整数倍的各点的输入阻抗等于负载阻抗； 2.距负载为四分之一波长奇数倍的各点的输入阻抗等于特性阻抗的平方与负载阻抗的比值；;反射系数;史密斯圆图 ;特点;特点;阻抗圆图----特点;阻抗圆图----特点;平面传输线的特性 ;常用射频/微波传输线; 微带线 微带线是一种准TEM波传输线，结构简单, 工程效果佳,便于器件的安装和电路调试,产品化程度高, 已成为射频/微波电路中首选的电路结构。 ;; 2. 微带线的设计方法 微带线设计的实质就是求给定介质基板情况下阻抗与导带宽度的对应关系。目前使用的方法主要有： （1）查表格。 用法步骤是： ① 按相对介电常数选表格； ② 查阻抗值、宽高比W/h、有效介电常数εe三者的对应关系； ③ 计算,通常h已知,则W可得,由εe求出波导波长,进而求出微带线长度。; 3. 微带线常用材料 1） 介质材料 高速传送信号的基板材料一般有陶瓷材料、玻纤布、 聚四氟乙烯、其他热固性树脂等。;表1-2 覆铜板基材的国内外主要生产厂家 ; 3. 微带线的局限 最高工作频率受许多因素限制，譬如寄生模的激励、较高的损耗、严格的制造公差、处理过程中的脆性、显著的不连续效应、不连续处的辐射引起低的Q值。 基板最大厚度受微带线不连续处高辐射损耗的限制，譬如开路端、