微波电路 微波技术及天线课件作者范寿康第4章节.ppt

尚辅网 / 第4章 带状线与微带线 4.1平面型微波传输线 4.1.1各种类型的平面型介绍 4.1.2平面电路的分析方法 4.2带状线 4.2.1带状线的主模TEM模 4.2.2带状线的特性阻抗分析 4.2.3带状线的损耗与衰减 4.2.4带状线主模的截止频率 4.3微带线 4.3.1微带线的主模是TEM模 4.3.2微带线的相速与微带波长 4.3.3微带线的损耗与衰减 4.3.4微带线的尺寸选择 4.4耦合带状线和耦合微带线 4.4.1奇偶模参量法 4.4.2耦合带状线 4.4.3耦合微带线 4.5共面波导 4.5.1共面波导的基本结构及 特点 4.5.2对共面波实际分析中的限 定条件及实际使用的要点 本章讨论的内容是平面型微波电路中的带状线和微带线,以及耦合带状线和耦合微带线, 对共面波导作简要的介绍。 特点是小型化、易于集成。 本章提要 4.1平面型微波传输线 4.1.1各种类型的平面型介绍 接上表 4.1.2平面电路的分析方法 平面型微波传输线是属于两个导体或者多导体的传输线。对平面型微波传输线的分析与分析平行双导线、同轴线一样，也有“路”的分析法和“场”的分析方法两大类。 所谓 “路”的分析方法是近似地认为线上传输的主模是TEM模式和准TEM模式，其截面上的场近似地满足二维拉普拉斯方程，可通过求平面型传输线单位长度的分布参数来确定传输线特性参数，这种方法也可称为静态场方法或者准静态场方法。 所谓的“场”分析法又称为全波分析法，即把平面型传输线中的传输模按混合模（传输线模TEM、波导模TE和TM，表面波模式等）处理，从麦克斯韦方程出发，求满足平面型传输线边界条件的亥姆霍兹方程的解，从而得到平面型传输线的色散特性和高次模的分布情况。 全波分析法和准静态的近似方法 4.2带状线 带状线的结构 带状线的演变 带状线是一种由两块接地的金属板和一条金属带构成的微波传输线。其结构形式如图4-3所示，两接地板间距为b，金属带宽度为W，厚度为t的金属导体带（中心导体带）位于两接地板的对称面上，中心导体带与接地板之间可以是空气（用介质片支撑）或者填充其他介质 。 图4-3带状线线的结构形式 带状线这样的结构可以看成是由同轴线演变而来，图4-4绘出了其演变过程及其截面电磁场分布图。从图可以看出，截面场分布上下、左右都对称，所以带状线称为对称微带线。 图4-3带状线演变过程及截面电场分布图 4.2.1带状线的主模TEM模 近似分析的条件 （1）带状线的接地板和中心导体带都为理想导体； （2）两接地板之间均匀填满同一种各向同性并是线性的理想介质； （3）中心导体带的宽度W 比上下接地板的横向尺寸小得多； （4）两接地板的间距β 与工作波长 λ相比也小得多； （5）带状线纵向为无限长。 那么可以认为带状线和同轴线一样，其传输主模是TEM模。这样， 带状线的有关参数计算公式就可以沿用同轴线的对应公式 。 带状线的传输线参数 4.2.2带状线的特性阻抗分析 基于准静态分析的特性阻抗的计算过程 （1）.忽略中心导体厚度的计算公式 以上这一组公式对于零厚度的带状线是精确的。 （3）特性阻抗与带状线结构尺寸的定性关系 （2）.不能忽略中心导体厚度的计算公式 1） 与 成反比，即带状线中所填充介质的相对介电常数越大，则 越小。 2）如果介质的相对介电常数一定，而且t/b也一定时，W/b越大则特性阻抗 越小， 这是因为W/b增大使带状线分布电容也增大的缘故。 3）如果介质的相对介电常数一定，而且W/b也一定时，t/b越大，其特性阻抗 越小，这也是因为t/b增大使带状线分布电容也增大的缘故。 4.2.3带状线的损耗与衰减 介质损耗计算的近似式 导体损耗计算的近似式 对于带状线的导体衰减常数可通过所谓的“增量电感法”来求解，求解过程比较麻烦，下面仅给出计算的近似式： 因为带状线的主模TEM模，则带状线的介质衰减常数 , 与同轴线有一样的关系式，而且其介质的损耗角正切值的关系也一样，即 ： 4.2.4带状线主模的截止频率 带状线主模的截止频率 决定于它的高次模TEM模的特性。 其中W 、b 的单位为cm。 4.3微带线 微带线板的种类： 常用的有99%的氧化铝陶瓷、石英、蓝宝石、聚四氟乙烯玻璃纤维等。 微带线的结构： 微带线的结构有两种形式，如图4-5所示，图中a为标准开放式微带线，b为屏蔽微带线。 微带板的制作工艺过程： 传统的微带线制作工艺过程是首先要用真空蒸发的方法在抛光了的介质基片正面蒸发上一层厚度为20~40mm的