電磁場課件第三章微帶傳輸線

電磁場課件第三章微帶傳輸線第一頁，共十九頁，編輯于2023年，星期日一結(jié)構(gòu)特點微帶傳輸線是由沉積在介質(zhì)基片上的金屬導(dǎo)體帶和接地板構(gòu)成的一個特殊傳輸系統(tǒng)。它可以看成由雙導(dǎo)體傳輸線演化而來，即將無限薄的導(dǎo)體板垂直插入雙導(dǎo)體中間，因為導(dǎo)體板和所有電力線垂直，所以不影響原來的場分布，再將導(dǎo)體圓柱變換成導(dǎo)體帶，并在導(dǎo)體帶之間加入介質(zhì)材料，從而構(gòu)成了微帶線。第二頁，共十九頁，編輯于2023年，星期日微帶線的制作是根據(jù)理論設(shè)計確定導(dǎo)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(shù)，把理論設(shè)計確定的導(dǎo)帶形狀、寬度的具體圖形蒸發(fā)到介質(zhì)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(yīng)用于通信系統(tǒng)及航空、航天等方面。第三頁，共十九頁，編輯于2023年，星期日微帶線及其坐標(biāo)

第四頁，共十九頁，編輯于2023年，星期日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(dǎo)和電容?？墒怯捎谖Ь€結(jié)構(gòu)的特殊性很難得到其簡單的表達(dá)式。第五頁，共十九頁，編輯于2023年，星期日2TEM波傳輸線傳輸特性

根據(jù)平行雙線和同軸線的傳輸特性，當(dāng)傳輸線周圍填充同一種介質(zhì)傳輸TEM波時，傳輸線的傳輸特性可以概括為：第六頁，共十九頁，編輯于2023年，星期日第七頁，共十九頁，編輯于2023年，星期日3微帶線的傳輸特性定義一種全部填充均一等效介質(zhì)的微帶線，幾何結(jié)構(gòu)與真實微帶線相同，分布參數(shù)與真實微帶線相同，介質(zhì)介電常數(shù)不同。，第八頁，共十九頁，編輯于2023年，星期日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(xué)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(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)。

第九頁，共十九頁，編輯于2023年，星期日第十頁，共十九頁，編輯于2023年，星期日微帶線Z0和相對等效介電常數(shù)與尺寸的關(guān)系

第十一頁，共十九頁，編輯于2023年，星期日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(shè)計導(dǎo)帶寬度。第十二頁，共十九頁，編輯于2023年，星期日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(zhì)與空氣界面上的邊緣場所引起。但是由于微帶線導(dǎo)行的電磁波，場量主要集中于介質(zhì)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(zhǔn)TEM波。上述采用方法是一種非常好的近似方法。第十三頁，共十九頁，編輯于2023年，星期日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(dǎo)管大得多。微帶線屬于半開放式結(jié)構(gòu)，除了導(dǎo)體損耗、介質(zhì)損耗外還存在輻射損耗（利用微帶線半開放式結(jié)構(gòu)的輻射特性可以構(gòu)成微帶天線）。只有當(dāng)介質(zhì)基片的相對介電常數(shù)很大，導(dǎo)帶寬度大于介質(zhì)基片厚度，且工作頻率較低時才可忽略輻射損耗問題。第十四頁，共十九頁，編輯于2023年，星期日導(dǎo)體損耗介質(zhì)損耗第十五頁，共十九頁，編輯于2023年，星期日四微帶線的色散特性和尺寸設(shè)計的考慮1微帶線的色散特性當(dāng)頻率比較高時,微帶線中的傳輸模式不是TEM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。

第十六頁，共十九頁，編輯于2023年，星期日但當(dāng)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十七頁，共十九頁，編輯于2023年，星期日2微帶尺寸設(shè)計考慮當(dāng)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(jù)分析,當(dāng)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。

第十八頁，共十九頁，編輯于2023年，星期日五微帶線的工程應(yīng)用

微帶線作為一種導(dǎo)行電磁波的機構(gòu)，由于其自身結(jié)構(gòu)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(jīng)說到，它更適合于構(gòu)造成各種微波電路元件，并與其它