微带相的关传输线.ppt

微带线 (Microstrip line 、微带线的结构 微带线是由沉积在介质基片上的金属导体带条和接地 板构成的传输线,其基本结构有对称微带线和不对称微带 线两种形式。 优点:体积小、重量轻、频带宽、可集成化; 缺点:损耗大,效率低,功率容量低 土 (a)对称微带 (b)不对称徽带 图1微带线结构示意图  带状线可以看成是由同轴线演变而来的,其演变过程 如图2(a)所示。由图可见,若将同轴线的外导体对半 切开,并把这两半导体分别向上、下方向展平,把内导体 做成扁平状即构成了带状线。 带状线中的工作模式是纯TEM模,没有色散。另外, 带状线没有辐射,损耗小,效率高,适于做高性能的无源 微波元件。 但是,带状线不便于外接固态器件,不宜用于微波有 源电路,因此本节将不对此做详细讨论 (a)带状线的演变过程 图2带状线和微带线的演变过程  不对称微带线通常简称为微带线。因此,如果不加特 殊说明,平时所说的微带线指的都是不对称微带。 微带线可以看成是由平行双导线演变而来的,其演变 过程如图2(b)所示。由图可见,在平行双线两圆柱导 体间的中心面上放置一个无限薄的导电平板,因为电场线 仍与导电平板垂直,没有改变导体表面的边界条件,故在 导电平板两侧的场分布没有改变 (b)微带线的演变过程 图2带状线和微带线的演变过程  若再把导体一侧的一根导线去掉,导电平板另一侧的 电磁场分布也不会改变,此时一根导线与导电平板即构成 一对传输线。如果再把圆柱导线做成薄带,并在薄带和接 地板间填充高介电常数的介质,即构成微带线。尽管微带线 是由平行双线演变而来的,但由于导体带条与接地板之间 介质的介电常数足够高,电场主要集中在金属导体带条与 接地板之间的介质区域内,所以微带线的辐射损耗并不大。 (b)微带线的演变过程 图2带状线和微带线的演变过程  为了减少辐射损耗,通常还将微带线装入金属屏蔽盒 中,这样就可以使微带线的辐射损耗进一步减少 不对称微带线(即标准微带线)是由沉积在介质基片上 的金属导体带条和接地板构成的。 常用的介质基片材料是99%AI2O3瓷、石英蓝宝石或 聚四氟乙烯、玻璃纤维等低损耗介质,接地板和导体带条 常用铜等良导体做成。 (b)微带线的演变过程 图2带状线和微带线的演变过程  二、微带线中的工作模式 微带线是双导体系统,如果是无介质填充的空气微带 线,则它传输的是TEM模。但是,当金属导体带条和接 地板之间填充介质时,由于场分布既要满足导体表面的边 界条件,又要满足介质与空气分界面上的边界条件,微带 线中电场和磁场的纵向分量都不为零,因此它传输的是混 合模。不过,当工作频率较低时,微带基片厚度远小于工 作波长,导体带条与接地板之间的纵向场分量比较弱,其 场分布与TEM模很相似。因此,可以认为在低频弱色散 的情况下,微带线的工作模式是“准TEM模”,并按 TEM模处理。  、微带线的特性阻抗等参量 由于微带线包含空气和介质基片两种介质,为了分析 方便起见,通常引入“有效介电常数E”的概念 有效介电常数ε.在微带尺寸及其特性阻抗不变的情况下 用一均匀介质完全填充微带周围空间,以取代微带的混合 介质,该假想均匀介质的相对介电常数称为有效介电常数 E。引入有效介电常数以后,微带线的特性参量就可以用 均匀介质来处理了。于是,微带线的特性阻抗等各参量可由 以下公式确定 B=Bova Ee  B=Bova Ee 上面各式中,z01为空气微带线的特性阻抗,B,A0,c分 别为空气中微带线的相位常数、工作波长和光速。 微带线的特性阻抗Z0可由经验公式近似计算。 按导体带条的宽度W与介质基片厚度h的关系可把微 带线划分为宽带和窄带两种类型。 1)W/h≥1的情形为宽带,其特性阻抗的近似计算公式为 120 W/+242-0.44W/h+(1-h/W)° 2)W/h≤1的情形为窄带,其特性阻抗的近似计算公式为 60 8h W ee W 4h  120元 6√sW/h+2.42-0.4W/h+(1-h/W) 60 8 W ee W 4h 上面两式中有效介电常数可按下面经验公式计算 e=+1cn-1 1+10 2 上式的精度为2%。 为了工程应用的方便,通过计算机把计算结果列成了 表格供设计者使用