电磁场课件--第三章微带传输线.ppt

§3.2 微带传输线 Microstrip Lines 一 结构特点 二 微带线的传输模式 三 微带线的损耗特性 四 微带线的色散特性和尺寸设计的考虑 五 微带线的工程应用一 结构特点• 微带传输线是由沉积在介质基片上的金属 导体带和接地板构成的一个特殊传输系统 • 它可以看成由双导体传输线演化而来，即 将无限薄的导体板垂直插入双导体中间， 因为导体板和所有电力线垂直，所以不影 响原来的场分布，再将导体圆柱变换成导 体带，并在导体带之间加入介质材料，从 而构成了微带线• 微带线的制作是根据理论设计确定导带 的形状和宽度具体工艺，一种是像制作印刷电路板那 样照像制版、光刻腐蚀，把微带坯板作 成电路；另一种则是采用真空镀膜技术 ，把理论设计确定的导带形状、宽度的 具体图形蒸发到介质基片上而成 • 微带线具有低轮廓、 易集成、 制作一 致性好等特点， 广泛应用于通信系统 及航空、 航天等方面微带线及其坐标 二 微带线的传输模式1 分布参数 • 和平行双线同轴线一样，只要微带线工组 模式是TEM波，可以定义微带线的分布参数 单位长度的电阻和电感、电导和电容 • 可是由于微带线结构的特殊性很难得到其 简单的表达式。

2 TEM波传输线传输特性根据平行双线和同轴线的传输特性，当 传输线周围填充同一种介质传输TEM波时， 传输线的传输特性可以概括为：3 微带线的传输特性定义一种全部填充均一等效介质的微 带线，几何结构与真实微带线相同，分布 参数与真实微带线相同，介质介电常数不 同 4 等效介电常数的确定等效介电常数可借助于数学上的保角 变换方法来求得，q是称为填充系数，取值 从0到1，和微带线的几何结构参数有关 微带线Z0和相对等效介电常数与尺寸的关系 5 微带线的工程计算微带线的工程计算，通常是由给定的高 度、和波阻抗的要求，设计导带宽度6 微带线的传输模式• 需要明确的是微带线中真正传输的是TE波 与TM波的混合波，称作EH波，其纵向分量 主要是介质与空气界面上的边缘场所引起 • 但是由于微带线导行的电磁波，场量主要 集中于介质基片，波的纵向分量比之横向 分量要小的多，因此微带线中的电磁波与 TEM波相差很小，所以称之为准TEM波 • 上述采用方法是一种非常好的近似方法三 微带线的损耗特性• 微带线的损耗，在相同工作频率下要比同 轴线和金属波导管大得多 • 微带线属于半开放式结构，除了导体损耗 、介质损耗外还存在辐射损耗（利用微带 线半开放式结构的辐射特性可以构成微带 天线）。

• 只有当介质基片的相对介电常数 很大，导 带宽度 大于介质基片厚度 ，且工作频率 较低时才可忽略辐射损耗问题导体损耗介质损耗四 微带线的色散特性和尺寸设计的考虑1 微带线的色散特性 • 当频率比较高时,微带线中的传输模式不是 TEM模,而是混合模微带线中的电磁波的 速度是频率的函数,它使得微带线的特性阻 抗和等效介电常数将随频率而变化 • 频率愈高,则相速度愈小,等效介电常数愈 大,特性阻抗愈低 但当频率f低于某一个临界值时,微带线 的色散可以不予考虑,其临界频率的近 似值为2 微带尺寸设计考虑当工作频率提高时,微带线中除了传输 TEM模以外,还会出现高次模据分析,当微 带线的尺寸w和h给定时,最短工作波长只要 满足如下条件时，就可保证微带线中只传 输TEM模 五 微带线的工程应用微带线作为一种导行电磁波的机构， 由于其自身结构特点不能用于大功率传输 系统，而且也不适合用于长距离作为传输 线前面已经说到，它更适合于构造成各 种微波电路元件，并与其它微波器件、元 件组合，作为小型平面化和集成微波电路 单元这对于微波电路和设备的小型化、 集成化具有重要的意义通频带5GHz～15GHz。