微波毫米波电路分析与设计-课件-第一章-下.pptVIP

南京理工大学 电光学院通信工程系 1.6 微带线谐振器 用微带传输线结构构成的谐振器一般用一段终端开路或短路微带线构成。由于电磁波在终端全反射，在微带传输线上形成驻波，发生谐振，贮存能量，故可构成谐振器。 1.6.1 终端短路微带线谐振器 根据传输线理论，终端短路的有限长微带线，其归一化输入阻抗为： 当终端短路时，有 微带线谐振器 当 时，，即半导内波长的整数倍，其输入阻抗为： 由于微带线衰减很小，故 相当于串联谐振，为半波长串联谐振器。 当 时，即四分之一导内波长的奇数倍，其输入阻抗为： 由于微带线衰减很小，故 相当于并联谐振，为四分之一波长并联谐振器 。 微带线谐振器 1 半波长串联谐振器 半波长串联谐振器等效电路 无载品质因数： 微带线谐振器 2 四分之一波长并联谐振器 1.6.2 终端开路微带线谐振器 由于终端开路传输线与终端短路传输线互为对偶关系，半波长终端开路线相当于并联谐振而四分之一波长终端开路线相当于串联谐振。 1.6.3 其它平面结构谐振器 在混合微波集成电路中，经常采用的平面谐振器还有其它几种形式。 微带圆形谐振器（也称为介质径向线谐振器），即介质基片上面的导体带是圆形或椭圆形，与接地板之间形成谐振腔，这种谐振器可以较方便与微带线耦合，其固有品质因数一般较高。可应用于微波半导体振荡器中的谐振回路。 导体圆盘 接地板 介质基片 接地板 导体圆环 介质基片 金属层 介质基片 槽缝 接地板 微带圆形谐振器 微带圆环谐振器 槽线谐振器 微带环形谐振器，原理与上面类似。 微带槽线谐振器，它是在微带基板的一个金属覆盖面上用腐蚀的办法制作出一定形状与尺寸的槽缝，暴露出介质，而另一面金属完全腐蚀掉。 微带线谐振器 1.7 微带线滤波器 微波滤波器是微波系统中非常重要的元件之一，它是微波放大器、振荡器、变频器、倍频器等电路的重要组成部分，掌握微波滤波器的原理与设计对于完成微波混合集成电路与单片集成电路的分析、设计及应用都有重要意义。 微波滤波器可看作是一二端口网络，具有选频的功能，可以分离阻隔频率，使得信号在规定的频带内通过或被抑制。滤波器按其插入衰减的频率特征来分有四种类型： 低通滤波器 高通滤波器 带通滤波器 带阻滤波器 微带线滤波器 微带线滤波器 微波滤波器的技术指标通常有以下几项： 截止频率 频率范围和带宽 通带内最大衰减 一定带外频率下的带外衰减 形状系数 寄生通带 插入相移和时延频率特性 品质因数 波纹 微波滤波器的种类非常繁多，根据其采用的传输线类型可分为波导类型、同轴线类型、带状线类型和微带线类型等。 滤波器的设计方法也多种多样，一般采用的是综合法，即先设计出滤波器的低通原型，然后应用频率变换，推导出其它种类滤波器的设计公式，最后用适当的元件和结构来实现。 微带线滤波器 1.7.1 微带线低通滤波器 用微带结构实现原型电路中串联电感和并联电容的方法有三类：集总元件法、高低阻抗线法和开短路支线法。 例：电感输入的五节低通滤波器的微带线图，截止频率 ，通带内最大衰减 ，在 时带外衰减 ；输入、输出微带线特性阻抗为 ；采用RT/Dourid5880基片材料。 1 2 串联电感 并联电容 1.7.2 微带线带通滤波器 （a）电容间隙耦合滤波器 （b）耦合微带线滤波器 （c）发夹线滤波器 （d）短路支线滤波器 （e）开路支线滤波器 微带带通滤波器的结构 微带线滤波器 微带线滤波器 Microwave Office 仿真模型： 微带线滤波器 1.7.3 微带线带阻滤波器 （a）耦合谐振器带阻滤波器 （b）开路支线带阻滤波器 （c）耦合微带带阻滤波器 微带带阻滤波器的结构 Microwave Office 仿真模型： 微带线滤波器 1.8 微带线阻抗变换器与阻抗匹配网络 它们的功能是把一个具有确定数值的阻抗，经过网络的作用，变 换为另一个需要的阻抗。 设计匹配网络的方法很多，主要有两种方式：通过阻抗与导纳圆 图设计微带线阻抗（可进一步决定线宽）及串并联线长度，还可以采 用网络综合法。前一种方法一般适用于窄频带情况，后一种方法可在 预定的各种指标下设计出所需的阻抗匹配网络。 在低于1GHz频率下，阻抗变换器一般由集总参数元件构成，最简单的阻抗匹配网络一般是由电感和电容组成的‘两元件网络’。