中北大學(xué)微波技術(shù)第4章2

§4-2微帶線一、微帶的基本概念

1.微帶的第一個(gè)特點(diǎn)是非機(jī)械加工，它采用金屬薄膜工藝，而不是象帶狀線要做機(jī)加工。基片打孔蒸發(fā)光刻腐蝕電鍍微帶工藝

2.一般地說(shuō)，微帶均有介質(zhì)填充，因此電磁波在其中傳播時(shí)產(chǎn)生波長(zhǎng)縮短，微帶的特點(diǎn)是微。

為了處理方便經(jīng)常提出有效介電常數(shù)(它是全空間填充的)，注意是相對(duì)的。圖微帶的有效介電常數(shù)定義3.結(jié)構(gòu)上微帶屬于不均勻結(jié)構(gòu)。一、微帶的基本概念

erere(Ⅰ)和(Ⅱ)

lp

相同(Ⅰ)和(Ⅱ)Z0相同其中，Z0是介質(zhì)微帶線的特性阻抗；

Z01是空氣微帶線的特性阻抗。

Z01——是一個(gè)不隨介電常數(shù)

r變化的不變量。從概念上，考慮到局部填充，顯然有一、微帶的基本概念

4.嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，微帶不是TEM波傳輸線，可稱之為準(zhǔn)TEM模(Quasi—TEMmode)，然而作為工程分析，這種概念和精度已足夠滿足要求。同樣，它也是寬帶結(jié)構(gòu)。

5.容易集成，和有源器件、半導(dǎo)體管構(gòu)成放大、混頻和振蕩。常用的基片有兩種：氧化鋁Al2O3陶瓷

r=9.0～9.9

聚四氟乙烯或聚氯乙烯

r=2.50左右。一、微帶的基本概念

二、微帶線傳輸?shù)闹髂Ｈ⑽Ь€的特性參量為準(zhǔn)TEM模。準(zhǔn)靜態(tài)分析法C0=erC01

up=u0

C01＜C0＜erC01

等效相對(duì)介電常數(shù)用ere表示，其值介于1和er之間相速相波長(zhǎng)單位長(zhǎng)度分布電容特性阻抗應(yīng)用保角變換方法確定實(shí)際微帶線的分布電容C0和空氣微帶線的分布電容C01，兩者的比值為等效相對(duì)介由常數(shù)，即式中q為填充因子，表示介質(zhì)填充的程度。當(dāng)q=0則ere=1，表示導(dǎo)帶周圍全部填充空氣；當(dāng)q=1，則ere=er，表示導(dǎo)帶周圍全都填充相對(duì)介由常數(shù)er的介質(zhì)。通常0＜q＜l，q是微帶線尺寸w/h的函數(shù)，其計(jì)算公式為例4-1微帶線特性阻抗Z0=50Ω，陶瓷基片的相對(duì)介由常數(shù)er=9，基片厚度h=0.8mm，計(jì)算微帶線的導(dǎo)帶寬度w。解計(jì)算步驟如下：（1）首先，近似計(jì)算Z01

q1=0.615（2）計(jì)算等效相對(duì)介電常數(shù)的初值ere1

（3）用ere1重新計(jì)算較準(zhǔn)確的Z01值由上述Z01值重復(fù)步驟（1），得到更準(zhǔn)確的q2=0.635（4）重復(fù)步驟（2），再次計(jì)算ere2

再次計(jì)算再次查曲線得到q3=0.63，計(jì)算ere3

取最后一組ere，q和w/h值為驗(yàn)算

ere=6.04

，q3=0.63，w/h=1.05故w/h=1.05w=1.05×0.8=0.84mm四、微帶線的色散特性和尺寸設(shè)計(jì)考慮（一）微帶線的色散特性（二〕微帶線尺寸設(shè)計(jì)考慮§4-3耦合帶狀線

和耦合微帶線在微波工程設(shè)計(jì)中，由于定向耦合器、濾波器等元件的實(shí)際需要，提出了耦合傳輸線。

U1=Ue+Uo，U2=Ue-Uo在一般情況下U2=0故Ue=Uo=U1/2。偶模(evenmode)激勵(lì)——是一種對(duì)稱激勵(lì)；奇模(oddmode)激勵(lì)——是一種反對(duì)稱激勵(lì)。不管是哪種激勵(lì)，它們都是建立在“線性迭加原理”基礎(chǔ)上的。偶模激勵(lì)是磁壁——偶對(duì)稱軸。奇模激勵(lì)是電壁——奇對(duì)稱軸。在耦合微帶線的分析中采用的方法還是奇耦模理論，只是在討論中要強(qiáng)調(diào)微帶的不均勻性所造成的場(chǎng)與帶狀線情況有所不同。磁壁-偶對(duì)稱電壁-奇對(duì)稱偶模特性阻抗Z0e定義為偶模場(chǎng)型分布時(shí)單根中心導(dǎo)體對(duì)地的阻抗。奇模特性阻抗Z0o定義為奇模場(chǎng)型分布時(shí)單根中心導(dǎo)體對(duì)地的阻抗。式中K（·）為第一類完全橢圓積分引進(jìn)奇、偶模等效相對(duì)介電常數(shù)分別為ereo和eree。利用準(zhǔn)靜態(tài)方法可求得相對(duì)介電常數(shù)分別為1（空氣）和er（介質(zhì)基片）的耦合微帶線中每條導(dǎo)帶單位長(zhǎng)度上對(duì)地的奇、偶模分布電容C0o（1）、C0e（1）和C0o（er）、C0e（er），則耦合微帶線奇、偶模的等效相對(duì)介電常數(shù)分別為

耦合微帶線薄帶側(cè)耦合帶狀線薄帶側(cè)耦合帶狀線34傳輸線類型主模截止波長(zhǎng)單模傳輸條件矩形波導(dǎo)TE102aa<l<2al>2b圓波導(dǎo)TE113.41R2.62R<l<3.41R同軸線TEMl>p(D+d)/2