《微波技术与天线》第3章研讨.ppt

第三章微波集成传输线规则金属波导传输系统: 优点---- 具有损耗小、结构牢固、功率容量高及电磁波限定在导管内等; 缺点---比较笨重、高频下批量成本高、频带较窄等对微波集成传输元件的基本要求之一就是它必须具有平面型结构, 这样可以通过调整单一平面尺寸来控制其传输特性,从而实现微波电路的集成化。随着航空、航天事业发展的需要,对微波设备提出了体积小、重量轻、可靠性高、性能优越、一致性好、成本低等要求,这就促使微波技术与半导体器件及集成电路的结合,产生了微波集成电路( microwave integrated circuit) 。各种微波集成传输系统,归纳起来可以分为四大类微带线共面波导槽线鳍线介质波导镜像线 H形波导 G形波导准 TEM 波传输线非 TEM 波传输线开放式介质波导半开放式介质波导本章内容 微带传输线 介质波导 光纤 微带传输线微带传输线的基本结构有二种形式:带状线和微带线, 它们都属于双导体传输系统。?本节要点?带状线( strip line) ?微带线( microstrip line) ?耦合微带线( coupling microstrip line) ( strip line) 带状线是由同轴线演化而来的,即将同轴线的外导体对半分开后,再将两半外导体向左右展平,并将内导体制成扁平带线。从其电场分布结构可见其演化特性。显然带状线仍可理解为与同轴线一样的对称双导体传输线,传输的主模是 TEM 模。也存在高次 TE 和 TM 模。传输特性参量主要有: 特性阻抗、衰减常数、相速和波导波长。带状线的演化过程及结构带状线又称三板线,它由两块相距为 b的接地板与中间的宽度为 W、厚度为 t的矩形截面导体构成,接地板之间填充均匀介质或空气(1) 特性阻抗( characteristic impedance) 由于带状线上传输主模为 TEM 模,因此可以用准静态的分析方法求得单位长分布电容 C和分布电感 L,从而有: 0p1/ Z L C C?? ?其中, v p为相速。只要求出带状线的单位长分布电容 C,则就可求得其特性阻抗。求解分布电容的方法很多,但常用的有等效电容法和保角变换法。带线电容带线电容分成板间电容 C p和边缘电容 C f′。 W/b愈大, C愈大,特性阻抗 Z 0愈小。 W/b愈大, C f′影响愈小。由于计算结果中包含了椭圆积分函数而且对有厚度的情形还需修正,不便于工程应用( a)导带厚度为零时的特性阻抗计算公式)(441 .0 30 er 0???bw bZ??式中, w e是中心导带的有效宽度,由下式给出: 35 .0/ 35 .0/)/35 .0( 0 2 e????????bw bwbw b wb w 比较实用的公式,分为导带厚度为零( S. B. Cohn S. B. Cohn 科恩科恩) )和导带厚度不为零( H. A. Wheeler Wheeler 惠勒惠勒) )两种情况。精确度约为 % ???????????????????????????????27 .6 1π 8181π 41 ln 30 2 r 0mmm Z??式中, tb wtb wm??????????????????????????????????????????? nxbw xx xx xtb / 0796 .02 )1( 2?x x n????13 21 2b tx?精确度优于 % (b)导带厚度不为零时的特性阻抗计算公式带状线特性阻抗与 w/b 及t/b的关系曲线可见:带状线特性阻抗随着 w/b 的增大而减小,而且也随着 t/b的增大而减小。 w/b w/b