微带传输线概述 - 图文

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二 微带线的传输模式

由上图可知，导体上面（y＞h）为空气，导体带下面（y?h）为介质基片，所以大部分场在介质基片内，且集中在导体带与接地板之间；但也有一部分场分布在基片上面的空气区域内，因此微带线不可能存在纯TEM模。这是容易理解的，因为TEM模在介质内的速度为c模匹配。

事实上，微带线中真正的场是一种混合的TE-TM波场，其纵向场分量是由介质-空气分界面处的边缘场引起的，它们与导体带和接地板之间的横向场分量相比很小，所以微带线中传输模特性与TEM模相差很小，称之为准TEM模。由于微带线的传输模不是纯TEM模，致使微带线特性的分析比较困难和复杂。其分析方法也就很多，可归纳为准静态法、色散模型法和全波分析法三种。以下仅以准静态方法进行分析。

准静态方法便是将其模式看成纯TEM模，引入有效介电常数为?e的均匀介质代替微带线的混合介质，如图2-1所示。在准静态法中，传输线特性参数是根据如下两个电容值计算的：

而在空气中的相速度为c，显然相速度在介质-空气分界面处不可能对TEM?r，

图2-1 填充均匀介质?e微带线

一个是介质基片换成空气微带线单位长度电容C1a；另一个是微带线单位长度电容C1。特性阻抗Z0和相位常数β可以用这两个电容表示为

??k0?e，k0???0?0 （2-1）

1Z0??cvpC11Z?0?e.?eC1???e （2-2）

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式中Z0a=1/cC1a是空气微带线的特性阻抗。相速度vp和波导波长λg则为

vp?c?e (2-3)

?g??0 (2-4) ?e6

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三 特性阻抗

我们假定已成形的线路导体的厚度t与基片的厚度h相比可以忽略不计（t/h＜0.005）。在这种情况下，我们能够利用只与线路尺寸（w和h）和介电常数?r有关的经验公式。它们可以分为两个应用区域，该区域的划分依比值w/h大于还是小于1而定。

Z0?60W??8hln??0.25? Wh?1

h??e?W?12h????2?W?????122?W???0.041?1???

h?????e??r?1?r?1??22Z0?120??e?1 Wh?1

?Wh?1.393?0.667ln?Wh?1.4444??h?1?12??2?W??12?e??r?1?r?1?2? （3-1）

在0.05＜W/h＜20，?r＜16范围内，上式的精度优于1%。图3-1是根据（3-1）式计算的特性阻抗与w/h的关系。

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图3-1 微带特性阻抗与w/h的关系

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导体带厚度t≠0可等效为导体带宽度加宽为we，修正公式为（t＜h，t＜W/2）：

?Wt?2h??1?ln??tW?h?h???h?Wt?4?W??1?ln?t?h?h?W1?h2??W1?h2? （3-2）

微带线电路的设计通常是给定?0和?r，要计算导体带宽度W。此时可由上式得到的综合公式：

?8eA?2AW?e?2 ??

?r?1?h?2?0.61???B?1?ln?2B?1???ln?B?1??0.39??????2?r??r????? 式中

W?2h （3-3）

W?2hA?Z0?r?1?r?1?0.11????0.23? ??602?r?1??r?B?377?2Z0?r

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