1、.,4.1 帶狀線,4.2 微帶線,第四章 微波集成傳輸線,.,平面形結(jié)構(gòu)導(dǎo)行系統(tǒng)，-微波集成傳輸線。,要求微波電路和系統(tǒng),小型,輕量,性能可靠,.,微波集成傳輸線,體積小、 重量輕、 價(jià)格低廉、 可靠性高、 性能優(yōu)越、 功能的可復(fù)制性好,+,微波固體芯片,混合微波 集成電路,單片微波 集成電路,優(yōu)點(diǎn),.,1帶狀線的基本概念,構(gòu)成：兩塊接地板（相距為b），中間為矩形截面導(dǎo)體帶（寬度為w、厚度為t），板間填充空氣或介質(zhì)。,4.1 帶狀線,.,同軸線-內(nèi)外導(dǎo)體變成矩形，外窄邊延伸至無(wú)限遠(yuǎn)-帶狀線。,.,尺寸選擇：,接地板寬度：,以避免高次TE模和TM模的出現(xiàn)。,.,TEM模， ，則相速度與頻率無(wú)關(guān)

2、，為,式中 為自由空間波長(zhǎng)。,2帶狀線的TEM特性,傳播常數(shù)為：,則其波導(dǎo)波長(zhǎng)或帶狀線波長(zhǎng)為,(1)相速度和波導(dǎo)波長(zhǎng),.,用保角變換法求,考慮到邊緣場(chǎng)的影響，導(dǎo)帶應(yīng)加寬，兩邊圓弧，其半徑為R，一般取 ；,(2) 特性阻抗,可精確計(jì)算出單位長(zhǎng)度電容Cl,-過(guò)程復(fù)雜，不易使用，一般采用比較簡(jiǎn)單的方法。,則導(dǎo)帶的寬度應(yīng)為,對(duì)于TEM波傳輸線的特性阻抗為：,.,微帶線：平面型傳輸線,4.2 微帶線,介質(zhì),MMIC(monolithic microwave integrated circuit) 單片微波集成電路 HMIC(hybrid microwave integrated circuit) 混合微

3、波集成電路 RFIC,.,上面為導(dǎo)體帶（寬度W、厚度為t） 下面為接地金屬平面 介質(zhì)基片（厚度為h）,容易制作（可用光刻程序制作） 容易集成（可與其它無(wú)源微波電路和有源微波電路器件集成），由此可實(shí)現(xiàn)微波部件和系統(tǒng)的集成化。,形狀：,特點(diǎn)：,平面型傳輸線,.,介質(zhì)基片材料：,99.5%的氧化鋁陶瓷,聚四氟乙烯,聚四氟乙烯玻璃纖維板,砷化鎵,.,故場(chǎng)大部分場(chǎng)集中在介質(zhì)基片內(nèi)，集中在導(dǎo)體帶與接地板之間；但有一部分在空氣中。由于空氣和介質(zhì)中的TEM模的相速不同（c 和 ），即相速在兩分界面上對(duì)TEM模不匹配。,在導(dǎo)體帶上面即yh的為空氣,導(dǎo)體帶下方y(tǒng) h區(qū)域?yàn)榻橘|(zhì)基片,.,微波線中存在的是TE-TM混

4、合波場(chǎng)，其縱向場(chǎng)分量主要是由介質(zhì)-空氣分界面處的邊緣場(chǎng)Ex和Hx引起的，由于微帶線基片厚度h遠(yuǎn)小于傳輸波長(zhǎng)，因此縱向場(chǎng)分量與導(dǎo)體帶和接地板之間的橫向分量場(chǎng)相比很小，所以微帶線中傳輸模的特性與TEM模相差很小，稱之為準(zhǔn)TEM 模。,.,1. 微帶線的準(zhǔn)TEM 波特性,準(zhǔn)靜態(tài)方法,將其模式看成純TEM模，引入有效介電常數(shù)為ee的均勻介質(zhì)代替微帶線的混合介質(zhì)。,微帶線中的場(chǎng)為準(zhǔn)TEM，其場(chǎng)基本上與靜態(tài)情況下相同。,在等效模型中，由于電力線部分在介質(zhì)基片內(nèi)，部分在空氣中，顯然有：,的大小取決于基片厚度h 和導(dǎo)體帶寬度w。,.,在等效模型中，微帶線的相移常數(shù)為：,1）傳輸相速與波導(dǎo)波長(zhǎng),傳播相速和波導(dǎo)波

5、長(zhǎng)為：,.,微帶線的單位長(zhǎng)度電容Cl ； 介質(zhì)基片換成空氣微帶線單位長(zhǎng)度電容Cla ；,由模型：,則有：,.,t=0導(dǎo)體帶空氣微帶線的特性阻抗 可用保角變換法求得：,式中K(k)和K(k)分別是第一類全橢圓積分和一類余全橢圓積分, 此類函數(shù)復(fù)雜故不易使用。,2) 特性阻抗及等效介電常數(shù),微帶線特性阻抗的求解：,.,哈梅斯泰特用對(duì)精確靜態(tài)解作曲線擬合近似得到的特性阻抗公式（可用于CAD）( t = 0 )：-P55,在0.05 w/h 16范圍內(nèi)，上式的精度優(yōu)于1%。,.,如t0,可等效為導(dǎo)體帶寬度加寬為we，修正公式為( t h, t w/2)：,由Z0和 ,計(jì)算導(dǎo)帶寬度w,.,應(yīng)用上式計(jì)算得

6、到的微帶線的特性阻抗與w/h的關(guān)系曲線見(jiàn)P56圖3-6；,式中,.,w/h,er=3.78,er=2.55,er=9.6,Z0,.,表1,.,介質(zhì)損耗 ：介質(zhì)分子交替極化和晶格來(lái)回碰撞-熱損耗（P57）,導(dǎo)體損耗 ：截面較小，導(dǎo)體損耗大,3) 衰減常數(shù),輻射損耗：由半開(kāi)放性所引起，截面小則不均勻點(diǎn)較大,故微帶線常放在金屬屏蔽盒中可避免輻射損耗,無(wú)輻射損耗時(shí),.,在 處放置導(dǎo)電金屬板，注意ah.(則此壁不會(huì)擾動(dòng)導(dǎo)體帶周圍的場(chǎng)結(jié)構(gòu)),2微帶線的近似靜態(tài)解法,TEM模，求解拉普拉斯方程：,邊界條件為 ：,.,微帶線： Z0 和e 隨頻率而變； 當(dāng)f 升高，相速度vp 降低， e 增大， Z0 減小。,3微帶線的色散特性與尺寸限制,準(zhǔn)TEM模計(jì)算所得的Z0和e 只適用于低頻率，實(shí)際上微帶線傳輸?shù)氖腔旌夏?，存在色散現(xiàn)象。,.,微帶線的最高工作頻率fT受到限制。fT可按下式估計(jì)：,式中h的單位是mm。,當(dāng)f 10GHz時(shí)，色散對(duì)Z0的影響可忽略，但對(duì)e 的影響較大，則e可由下式計(jì)算：,式中,.,金屬屏蔽盒高度取H = (56) h；接地板寬度取a =(56)w。,為抑制高次模，微帶線的橫向尺寸應(yīng)選擇為,.,例：,計(jì)算在 相移的微帶線 的寬度和長(zhǎng)度。其基片,解：對(duì)于50W的線