[工学]射频电路理论与技术-Lectrue 5.ppt

射频电路理论与技术 主讲人：唐万春 副教授 微带线的不均匀性 B. Bend (two open-circuits joined together with q=900) L2/2 T1 L1/2 T2 C2 -DC2 DC21 -DL2 L2/2 DL21 C1 -DC1 DC12 L1/2 -DL1 ΔL12 ΔL12 ΔL13 C1 -DC1 DC12 L1/2 L1/2 -DL1 DC13 T2 C2 -DC2 DC21 -DL2 L2/2 L2/2 DC23 DL21 DL23 T3 C3 -DC3 DC31 -DL3 L3/2 L3/2 DC32 DL31 DL32 T1 C. T-junction (3 open-circuits joined together) 7.4. Numerical results A. Open-circuit (Dzp= 2000mm, Ω-Cu. incl., rad. err. 2%, φagrees) B. Step W1 W2 T1 T2 Dz Dz Dzp Dzp (a). Layout of step * 南京理工大学通信工程系 一般的微带电路元件都不包含着不均匀性。 微带滤波器、微带变阻器的不同特性阻抗微带段的连接处，即是尺寸跳变； 平行耦合微带带通滤波器的半波谐振线的两端即为微带截断； 微带分支线电桥、功分器等则包含一些分支T接头 不均匀性在微带电路中是必不可少的。 从等效电路上来看，它相当于并联或串联一些电抗元件，或是使参考面产生某些变化。 在设计微带电路时（特别是精确设计时），必须考虑到不均匀性所引起的影响，将其等效参量计入电路参量中去，否则将引起大的误差。 一、微带线截断端的等效电路 在微带电路中常遇到截断的情形。截断的目的是为了得到一个开路端。 由于导带条和衬底之间有介质板隔开，所以实际是不便于直接短路。为了得到一个短路端，通常必须用 l/4 开路线来等效于短路。 在截断端附近，电场的分布发生变形，如图所示，其电力线要延伸到阶段端的外面。 这就表明，在这个局部地区内要储存电能。因此，截断段并不是一个简单的开路端，那里就像接了一个电容负载。 这个电容负载也等效于一小段理想开路线。 换句话说，等效的开路截面比微带的实际截断端向外延伸了一段距离Δ 电场向微带截断端以外的自由空间扩散的结果，必然引起在介质板内外的表面波(它沿着微带长度的方向继续向前传播)和自由空间辐射的波。如果介质板的厚度达到一定程度，还会在微带线上引起反向传播的高次型波。这些效应都不能用电容负载来说明。但由于实际上总是尽量使介质板的厚度远小于波长（例如 er = 9.6 的瓷片厚度用1mm或0.8mm，相对于3.2cm的波长而言，不到1/10波长），所以上列三种效应都可以忽略不计，如果介质板不够薄，用电容负载来等效的误差就很大。 在用电容负载来等效截断端时，可以做如下的近似：由于波在均匀线段上传播时，其横截面内场的分布与静电场形式相同，所以可用均匀荷电的带条来模拟均匀线段，而用半无限长的荷电带条截断端来模拟微带的截断端。 半无限长的荷电带条上，平均单位长度的电荷 q1 沿着带条长度的分布大致如下图所示。 在离截断端相当远处，电荷仍是均匀的；只是在截断端附近，电荷密度才超出了一般电荷密度 q1∞ 。 超出的部分 q1 - q1∞ 就是由于截断端的影响而产生的剩余电荷分布。 把 q1 - q1∞ 对长度 z 积分，就得到剩余电荷 Qc 设荷电的导带条与衬底导体之间有电位差 V ，那么，等效的电容负载 CK就等于 等效的长度延伸ΔL 则由下式决定： 显然，CK 决定于导带条宽度 w 和厚度 h 以及介质板的 er 。 二、微带线间隙等效电路 一条微带线中间被割开一段间隙，可以看成是两条微带线通过一个串联电容 C12 而互相耦合起来。 两条微带的截断端与导体衬底之间必然也等效于各并联一个电容 微带线间隙的等效电路可以设想是一个Π型电容网络 由于两条微带线的截断端互相影响，所以两个并联电容不再等于 Ck 。显然，间隙 s 愈宽，两条微带线的截断端互相的影响就愈小，所以 C12 愈小，C1 愈接近于Ck ；s 愈窄，C12 就愈大，而 C1 就愈小。所以当 s 由 0 变到∞时，C1 应当由 0 增加到 Ck ，而 C12 应当由∞减少到 0 。 这两个电容 C1 和 C12 可以在两种相互独立的条件下测量或计算出来。 一、两条微带线对称馈电，使两个截断端之间没有电压，即C12 等于短路。如图1所示。这时求得的偶模电容Ce 等于两个C1 并联。 二、两条微带线反对称馈电，如图2所示。这时一个 C12 可以看成是两个2C12 串联，其中心点等于接地。这时求得的奇模电容 Co 等于 C1 和 2C12 并联