电磁场课件--第三章微带传输线.ppt

§3.2 微带传输线 Microstrip Lines 一 结构特点 二 微带线的传输模式 三 微带线的损耗特性 四 微带线的色散特性和尺寸设计的考虑 五 微带线的工程应用 一 结构特点 微带传输线是由沉积在介质基片上的金属导体带和接地板构成的一个特殊传输系统。 它可以看成由双导体传输线演化而来，即将无限薄的导体板垂直插入双导体中间，因为导体板和所有电力线垂直，所以不影响原来的场分布，再将导体圆柱变换成导体带，并在导体带之间加入介质材料，从而构成了微带线。 * 微带线的制作是根据理论设计确定导带的形状和宽度。 具体工艺，一种是像制作印刷电路板那样照像制版、光刻腐蚀，把微带坯板作成电路；另一种则是采用真空镀膜技术，把理论设计确定的导带形状、宽度的具体图形蒸发到介质基片上而成。 微带线具有低轮廓、 易集成、 制作一致性好等特点， 广泛应用于通信系统及航空、 航天等方面。 * 微带线及其坐标 * 二 微带线的传输模式 1 分布参数 和平行双线同轴线一样，只要微带线工组模式是TEM波，可以定义微带线的分布参数单位长度的电阻和电感、电导和电容。 可是由于微带线结构的特殊性很难得到其简单的表达式。 * 2 TEM波传输线传输特性 根据平行双线和同轴线的传输特性，当传输线周围填充同一种介质传输TEM波时，传输线的传输特性可以概括为： * * 3 微带线的传输特性 定义一种全部填充均一等效介质的微带线，几何结构与真实微带线相同，分布参数与真实微带线相同，介质介电常数不同。 ， * 4 等效介电常数的确定 等效介电常数可借助于数学上的保角变换方法来求得，q是称为填充系数，取值从0到1，和微带线的几何结构参数有关。 * * 微带线Z0和相对等效介电常数与尺寸的关系 ? * 5 微带线的工程计算 微带线的工程计算，通常是由给定的高度、和波阻抗的要求，设计导带宽度。 * 6 微带线的传输模式 需要明确的是微带线中真正传输的是TE波与TM波的混合波，称作EH波，其纵向分量主要是介质与空气界面上的边缘场所引起。 但是由于微带线导行的电磁波，场量主要集中于介质基片，波的纵向分量比之横向分量要小的多，因此微带线中的电磁波与TEM波相差很小，所以称之为准TEM波。 上述采用方法是一种非常好的近似方法。 * 三 微带线的损耗特性 微带线的损耗，在相同工作频率下要比同轴线和金属波导管大得多。 微带线属于半开放式结构，除了导体损耗、介质损耗外还存在辐射损耗（利用微带线半开放式结构的辐射特性可以构成微带天线）。 只有当介质基片的相对介电常数 很大，导带宽度 大于介质基片厚度 ，且工作频率较低时才可忽略辐射损耗问题。 * 导体损耗 介质损耗 * 四 微带线的色散特性和尺寸设计的考虑 1 微带线的色散特性 当频率比较高时,微带线中的传输模式不是TEM模,而是混合模。微带线中的电磁波的速度是频率的函数,它使得微带线的特性阻抗和等效介电常数将随频率而变化。 频率愈高,则相速度愈小,等效介电常数愈大,特性阻抗愈低。? * 但当频率f低于某一个临界值时,微带线的色散可以不予考虑,其临界频率的近似值为 * 2 微带尺寸设计考虑 当工作频率提高时,微带线中除了传输TEM模以外,还会出现高次模。据分析,当微带线的尺寸w和h给定时,最短工作波长只要满足如下条件时，就可保证微带线中只传输TEM模。? * 五 微带线的工程应用 微带线作为一种导行电磁波的机构，由于其自身结构特点不能用于大功率传输系统，而且也不适合用于长距离作为传输线。前面已经说到，它更适合于构造成各种微波电路元件，并与其它微波器件、元件组合，作为小型平面化和集成微波电路单元。这对于微波电路和设备的小型化、集成化具有重要的意义。 通频带5GHz～15GHz。 *