電磁場第三章微帶傳輸線

1、電磁場課件第三章微帶傳輸線第1頁，共19頁，2022年，5月20日，6點42分，星期五一 結構特點微帶傳輸線是由沉積在介質基片上的金屬導體帶和接地板構成的一個特殊傳輸系統(tǒng)。它可以看成由雙導體傳輸線演化而來，即將無限薄的導體板垂直插入雙導體中間，因為導體板和所有電力線垂直，所以不影響原來的場分布，再將導體圓柱變換成導體帶，并在導體帶之間加入介質材料，從而構成了微帶線。第2頁，共19頁，2022年，5月20日，6點42分，星期五微帶線的制作是根據理論設計確定導帶的形狀和寬度。 具體工藝，一種是像制作印刷電路板那樣照像制版、光刻腐蝕，把微帶坯板作成電路；另一種則是采用真空鍍膜技術，把理論設計確定的導

2、帶形狀、寬度的具體圖形蒸發(fā)到介質基片上而成。微帶線具有低輪廓、 易集成、 制作一致性好等特點， 廣泛應用于通信系統(tǒng)及航空、 航天等方面。第3頁，共19頁，2022年，5月20日，6點42分，星期五微帶線及其坐標 第4頁，共19頁，2022年，5月20日，6點42分，星期五二 微帶線的傳輸模式1 分布參數(shù)和平行雙線同軸線一樣，只要微帶線工組模式是TEM波，可以定義微帶線的分布參數(shù)單位長度的電阻和電感、電導和電容?？墒怯捎谖Ь€結構的特殊性很難得到其簡單的表達式。第5頁，共19頁，2022年，5月20日，6點42分，星期五2 TEM波傳輸線傳輸特性 根據平行雙線和同軸線的傳輸特性，當傳輸線周圍填充

3、同一種介質傳輸TEM波時，傳輸線的傳輸特性可以概括為：第6頁，共19頁，2022年，5月20日，6點42分，星期五第7頁，共19頁，2022年，5月20日，6點42分，星期五3 微帶線的傳輸特性 定義一種全部填充均一等效介質的微帶線，幾何結構與真實微帶線相同，分布參數(shù)與真實微帶線相同，介質介電常數(shù)不同。 ， 第8頁，共19頁，2022年，5月20日，6點42分，星期五4 等效介電常數(shù)的確定 等效介電常數(shù)可借助于數(shù)學上的保角變換方法來求得，q是稱為填充系數(shù)，取值從0到1，和微帶線的幾何結構參數(shù)有關。 第9頁，共19頁，2022年，5月20日，6點42分，星期五第10頁，共19頁，2022年，5月

4、20日，6點42分，星期五微帶線Z0和相對等效介電常數(shù)與尺寸的關系 第11頁，共19頁，2022年，5月20日，6點42分，星期五5 微帶線的工程計算 微帶線的工程計算，通常是由給定的高度、和波阻抗的要求，設計導帶寬度。第12頁，共19頁，2022年，5月20日，6點42分，星期五6 微帶線的傳輸模式需要明確的是微帶線中真正傳輸?shù)氖荰E波與TM波的混合波，稱作EH波，其縱向分量主要是介質與空氣界面上的邊緣場所引起。但是由于微帶線導行的電磁波，場量主要集中于介質基片，波的縱向分量比之橫向分量要小的多，因此微帶線中的電磁波與TEM波相差很小，所以稱之為準TEM波。上述采用方法是一種非常好的近似方法

5、。第13頁，共19頁，2022年，5月20日，6點42分，星期五三 微帶線的損耗特性微帶線的損耗，在相同工作頻率下要比同軸線和金屬波導管大得多。微帶線屬于半開放式結構，除了導體損耗、介質損耗外還存在輻射損耗（利用微帶線半開放式結構的輻射特性可以構成微帶天線）。只有當介質基片的相對介電常數(shù) 很大，導帶寬度 大于介質基片厚度 ，且工作頻率較低時才可忽略輻射損耗問題。第14頁，共19頁，2022年，5月20日，6點42分，星期五導體損耗介質損耗第15頁，共19頁，2022年，5月20日，6點42分，星期五四 微帶線的色散特性和尺寸設計的考慮1 微帶線的色散特性當頻率比較高時,微帶線中的傳輸模式不是T

6、EM模,而是混合模。微帶線中的電磁波的速度是頻率的函數(shù),它使得微帶線的特性阻抗和等效介電常數(shù)將隨頻率而變化。頻率愈高,則相速度愈小,等效介電常數(shù)愈大,特性阻抗愈低。第16頁，共19頁，2022年，5月20日，6點42分，星期五但當頻率f低于某一個臨界值時,微帶線的色散可以不予考慮,其臨界頻率的近似值為第17頁，共19頁，2022年，5月20日，6點42分，星期五2 微帶尺寸設計考慮 當工作頻率提高時,微帶線中除了傳輸TEM模以外,還會出現(xiàn)高次模。據分析,當微帶線的尺寸w和h給定時,最短工作波長只要滿足如下條件時，就可保證微帶線中只傳輸TEM模。第18頁，共19頁，2022年，5月20日，6點42分，星期五五 微帶線的工程應用 微帶線作為一種導行電磁波的機構，由于其自身結構特點不能用于大功率傳輸系統(tǒng)，而且也不適合用于長距離作為傳輸線。前面已經說到，它更適合于構造成各種微波電路元件，并與其