第4章平面?zhèn)鬏斁€

第4章平行傳輸線4.1帶線圖4-1帶線的演變帶線同軸線bwt圖4-2帶線中的電磁場結(jié)構(gòu)帶線作為變形同軸線，傳輸?shù)闹髂Ｒ粯邮荰EM模，其電磁場結(jié)構(gòu)如圖4-2所示帶線中TEM模式對應(yīng)的傳輸參量一、相速度和波導(dǎo)波長由第2.2.2節(jié)有關(guān)TEM模傳輸線的一般討論可知

==帶線中既有導(dǎo)體也有介質(zhì)，都會(huì)帶來能量損耗，因此帶線的傳播常數(shù)是一個(gè)復(fù)數(shù)，記為一、相移常數(shù)和衰減常數(shù)帶線的相移常數(shù)帶線的衰減常數(shù)用表示，它由導(dǎo)體衰減常數(shù)和介質(zhì)衰減常數(shù)相加而成帶線的損耗主要是導(dǎo)體損耗，介質(zhì)損耗一般可以忽略三、特性阻抗依據(jù)高頻傳輸線特性阻抗的計(jì)算公式(3-20b)，帶線的特性阻抗可表示為＝＝可見只要求出分布電容C0就可求出特性阻抗。分布電容的求法有多種，常用的是復(fù)變函數(shù)中的保角變換法教材介紹了由保角變換法推導(dǎo)得到的分布電容計(jì)算公式（P.163---164）四、尺寸選擇帶線的工作模式是TEM模，但若尺寸選擇不當(dāng)或制造過程中引入了不均勻性，就會(huì)出現(xiàn)高次模。高次模極易引起輻射而使損耗增加。因此，在設(shè)計(jì)帶線電路時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡量避免高次模的出現(xiàn)帶線中TE模式的最低次模是TE10模，抑制了它就等效于抑制了所有的TE高次模。為了抑制TE10模，應(yīng)使最小工作波長>即得到對導(dǎo)體帶寬度w的限制條件為為了減小帶線的損耗，可以適當(dāng)增大b。但b不能太大，否則帶線中將出現(xiàn)徑向線模，其最低次模為TM01模，它的截止波長為=為了防止出現(xiàn)TM01模，應(yīng)使>即得到對兩導(dǎo)體平板間距b的限制條件帶線中的電磁能量集中于導(dǎo)體帶附近，為了防止橫截面上能量的輻射損耗，還應(yīng)當(dāng)使帶線的導(dǎo)體平板寬度比導(dǎo)體帶寬度大足夠多，使得能量不會(huì)從帶線開放的兩側(cè)輻射出去，一般要求上、下導(dǎo)體平板的寬度不小于3w～6w。帶線bwt4.2微帶線圖4-5微帶線中的電磁場結(jié)構(gòu)圖4-4微帶線的演變平行雙導(dǎo)線微帶線wth圖4－4微帶線的演變圖4－5微帶線中的電磁場分布

微帶線中的工作模式微帶中的電磁場分布如圖4-5所示。如果微帶中沒有介質(zhì)片，根據(jù)第2.2節(jié)的一般理論，這種雙導(dǎo)體(導(dǎo)體帶和導(dǎo)體平板)系統(tǒng)可以維持靜電場和靜磁場，因而可存在無色散的TEM模。但實(shí)用的微帶是有介質(zhì)片的，而且介質(zhì)片又不是充滿雙導(dǎo)體系統(tǒng)全部空間，因而在傳輸系統(tǒng)中不僅有導(dǎo)體與空氣的交界面，而且還有介質(zhì)與空氣的交界面，導(dǎo)行波在這種以均勻介質(zhì)平板為支撐的微帶線中傳輸時(shí)，必須同時(shí)滿足這兩種邊界條件，或者說在這兩種邊界處電場、磁場切向分量都必須連續(xù)，可以證明此時(shí)導(dǎo)行波中這就是說微帶線中不存在單純的TEM模。0、0

二微帶線的傳輸參數(shù)1、相速度和波導(dǎo)波長其中，等效相對介電常數(shù)=

2、相移常數(shù)與衰減常數(shù)相移常數(shù)微帶線的衰減是由導(dǎo)體電阻的熱損耗、介質(zhì)損耗、輻射損耗引起的。若微帶線的尺寸選擇適當(dāng)、頻率不很高，則輻射損耗可以忽略不計(jì)，只考慮導(dǎo)體損耗和介質(zhì)損耗，因此其衰減常數(shù)表示為導(dǎo)體衰減常數(shù)計(jì)算公式比較復(fù)雜，教材P.167有相關(guān)介紹3、特性阻抗假設(shè)微帶線的導(dǎo)體平板上面的介質(zhì)全部是空氣，其特性阻抗為，則結(jié)構(gòu)尺寸相同的實(shí)際微帶線的特性阻抗可表示為導(dǎo)體帶厚度為0（t→0）時(shí)利用保角變換法可以推出空氣微帶線的特性阻抗的精確計(jì)算公式為式中K是第一類完全橢圓積分函數(shù)，K()中的數(shù)是其模數(shù)。上式計(jì)算復(fù)雜，一般用近似式來計(jì)算，見教材P.168。2導(dǎo)體帶厚度不為0（t≠0）時(shí)。(教材P.164)三微帶的尺寸選擇實(shí)際上微帶中傳輸?shù)牟⒉恢挥兄髂＃€有許多高次模。微帶中高次模的存在，除了使微帶的特性參數(shù)偏離按TEM模計(jì)算的結(jié)果外，還增加了輻射損耗，因此，在設(shè)計(jì)微帶線時(shí)必須抑制高次模。微帶中的高次模式有兩種：波導(dǎo)模式和表面波模式。波導(dǎo)模式存在于導(dǎo)體帶與導(dǎo)體平板之間，它是具有縱向場分量的TE模和TM模。微帶中最易產(chǎn)生的波導(dǎo)模式是最低次TE10模和TM01模。而=表面波模式是在介質(zhì)中沿導(dǎo)體平板表面?zhèn)鞑サ囊环N波，也有各種模式截止波長與介質(zhì)板厚度及其相對介電常數(shù)有關(guān)。最低的TM型表面波的截止波長為h

它在所有的工作頻率下都可能存在。最低的TE型表面波的截止波長為因此，為抑制高次模式，最小工作波長要滿足以下條件：>

承上，當(dāng)已知時(shí)，為抑制高次模式，微帶線的尺寸應(yīng)滿足以下要求：4.3耦合帶線平行側(cè)耦合垂直寬面耦合平行寬面耦合平行偏置耦合圖4-6常用耦合帶線的結(jié)構(gòu)wwsbt4.4耦合微帶線如果在微帶線上再加一個(gè)導(dǎo)體帶，使兩個(gè)導(dǎo)體帶相距很近，則它們之間將有電磁量的相互耦合，這就構(gòu)成了耦合微帶線。swwht圖4-9對稱耦合微帶線的結(jié)構(gòu)所謂對稱是指兩導(dǎo)體帶的厚度、寬度、材料完全相同，若有不同則稱為非對稱耦合微帶線。4.5槽線開槽微帶線簡稱為槽線或微槽。高介電常數(shù)基片(或鐵氧體基片)一側(cè)表面涂敷薄導(dǎo)電層，另一側(cè)則無導(dǎo)電層；在這種介質(zhì)基片導(dǎo)電層上刻制一條窄槽，就構(gòu)成了一條如圖4-12所示的槽線。這也是一種適用于微波集成電路的傳輸線。W圖4-12介質(zhì)基片上的槽線d金屬層槽