第4章微波集成传输线-2019.ppt

第四章 微波集成传输线 分支线带通滤波器 微带低通滤波器 第四章 微波集成传输线 微带线的拐角 第四章 微波集成传输线 ADS Cadence Microwave office 第四章 微波集成传输线 第四章 微波集成传输线 介质波导（光纤） 第四章 微波集成传输线 小结： 微带线的平面结构、特性 微带线的传输模式及其原因？ * * 第四章 微波集成传输线 §4.1 带状线 §4.2 微带线 第四章 微波集成传输线 第四章 微波集成传输线 平面形结构导行系统， ---微波集成传输线。 要求微波电路和系统 小型 轻量 性能可靠 第四章 微波集成传输线 微波集成传输线 体积小、 重量轻、 价格低廉、 可靠性高、 性能优越、 功能的可复制性好 + 微波固体芯片 混合微波 集成电路 单片微波 集成电路 优点 第四章 微波集成传输线 1．带状线的基本概念 构成：两块接地板（相距为b），中间为矩形截面导体带（宽度为W、厚度为t），板间填充空气或介质。 §4.1 带状线 第四章 微波集成传输线 替代同轴线制作高性能的无源元件； 用途： 特点： 缺点： 宽频带、高Q值、高隔离度； 不便外接固体微波器件，---不宜做有源微波电路。 传输波型： 工作模式为TEM波，可存在高次模。 同轴线---内外导体变成矩形，外窄边延伸至无限远---带状线。 第四章 微波集成传输线 尺寸选择： 接地板宽度： 以避免高次TE模和TM模的出现。 第四章 微波集成传输线 TEM模， ，则相速度与频率无关，为 式中 为自由空间波长。 2．带状线的TEM特性 传播常数为： 则其波导波长或带状线波长为 (1)相速度和波导波长 第四章 微波集成传输线 用保角变换法求 (2) 特性阻抗 可精确计算出单位长度电容Cl,---过程复杂，不易使用，一般采用比较简单的方法。 则导带的宽度应为 对于TEM波传输线的特性阻抗为： 考虑到边缘场的影响，导带应加宽，两边圆弧，其半径为R，一般取 ； 第四章 微波集成传输线 微带线：平面型传输线 §4.2 微带线 导带 接地板 介质 MMIC(monolithic microwave integrated circuit) 单片微波集成电路 HMIC(hybrid microwave integrated circuit) 混合微波集成电路 RFIC 第四章 微波集成传输线 上面为导体带（宽度W、厚度为t） 下面为接地金属平面 介质基片（厚度为h） 容易制作（可用光刻程序制作） 容易集成（可与其它无源微波电路和有源微波电路器件集成），由此可实现微波部件和系统的集成化。 形状： 特点： 平面型传输线 第四章 微波集成传输线 介质基片材料： 99.5%的氧化铝陶瓷 聚四氟乙烯 聚四氟乙烯玻璃纤维板 砷化镓 第四章 微波集成传输线 故场大部分场集中在介质基片内，集中在导体带与接地板之间；但有一部分在空气中。由于空气和介质中的TEM模的相速不同（c 和 ），即相速在两分界面上对TEM模不匹配。 在导体带上面即yh的为空气 导体带下方y h区域为介质基片 第四章 微波集成传输线 微波线中存在的是TE-TM混合波场，其纵向场分量主要是由介质-空气分界面处的边缘场Ex和Hx引起的，它们与导体带和接地板之间的横向分量场相比很小，所以微带线中传输模的特性与TEM模相差很小，称之为准TEM 模。 准静态法 色散模型法 全波分析法 分 析 方 法 第四章 微波集成传输线 e0 er 1. 微带线的准TEM 波特性 准静态方法 将其模式看成纯TEM模，引入有效介电常数为ee的均匀介质代替微带线的混合介质。 W t h 微带线中的场为准TEM，其场基本上与静态情况下相同。 在等效模型中，由于电力线部分在介质基片内，部分在空气中，显然有： 的大小取决于基片厚度h 和导体带宽度W。 第四章 微波集成传输线 e0 er W t h 在等效模型中，微带线的相移常数为： 1）传输相速与波导波长 传播相速和波导波长为： 第四章 微波集成传输线 e0 er 微带线的单位长度电容Cl ； 介质基片换成空气微带线单位长度电容Cla ； 由模型： W t h 是空气微带线的特性阻抗。 式中 则有： 第四章 微波集成传输线 t=0导体带空气微带线的特性阻抗 可用保角变换法求得： 式中K(k)和K(k’)分别是第一类全椭圆积分和一类余全椭圆积分, 此类函数复杂故不易使用。 2) 特性阻抗及等效介电常数 ① 求空气微带线的特性阻抗 ② 求解有效介电常数 (再由上式可求得特性阻抗Z0) 微带线特性阻抗的求解： 第四章 微