1、電磁場(chǎng)課件第三章微帶傳輸線第1頁，共19頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)42分，星期五一 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(gè)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?yàn)閷?dǎo)體板和所有電力線垂直，所以不影響原來的場(chǎng)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2頁，共19頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)42分，星期五微帶線的制作是根據(jù)理論設(shè)計(jì)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(jì)確定的導(dǎo)

2、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(diǎn)， 廣泛應(yīng)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(diǎn)42分，星期五微帶線及其坐標(biāo) 第4頁，共19頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)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(zhǎng)度的電阻和電感、電導(dǎo)和電容。可是由于微帶線結(jié)構(gòu)的特殊性很難得到其簡(jiǎn)單的表達(dá)式。第5頁，共19頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)42分，星期五2 TEM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

3、同一種介質(zhì)傳輸TEM波時(shí)，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(diǎn)42分，星期五第7頁，共19頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)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(zhì)的微帶線，幾何結(jié)構(gòu)與真實(shí)微帶線相同，分布參數(shù)與真實(shí)微帶線相同，介質(zhì)介電常數(shù)不同。 ， 第8頁，共19頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)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(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9頁，共19頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)42分，星期五第10頁，共19頁，2022年，5月

4、20日，6點(diǎn)42分，星期五微帶線Z0和相對(duì)等效介電常數(shù)與尺寸的關(guān)系 第11頁，共19頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)42分，星期五5 微帶線的工程計(jì)算 微帶線的工程計(jì)算，通常是由給定的高度、和波阻抗的要求，設(shè)計(jì)導(dǎo)帶寬度。第12頁，共19頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)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(zhì)與空氣界面上的邊緣場(chǎng)所引起。但是由于微帶線導(dǎo)行的電磁波，場(chǎng)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

5、。第13頁，共19頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)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(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(duì)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(shí)才可忽略輻射損耗問題。第14頁，共19頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)42分，星期五導(dǎo)體損耗介質(zhì)損耗第15頁，共19頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)42分，星期五四 微帶線的色散特性和尺寸設(shè)計(jì)的考慮1 微帶線的色散特性當(dāng)頻率比較高時(shí),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(diǎn)42分，星期五但當(dāng)頻率f低于某一個(gè)臨界值時(shí),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(diǎn)42分，星期五2 微帶尺寸設(shè)計(jì)考慮 當(dāng)工作頻率提高時(shí),微帶線中除了傳輸TEM模以外,還會(huì)出現(xiàn)高次模。據(jù)分析,當(dāng)微帶線的尺寸w和h給定時(shí),最短工作波長(zhǎng)只要滿足如下條件時(shí)，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(diǎn)42分，星期五五 微帶線的工程應(yīng)用 微帶線作為一種導(dǎo)行電磁波的機(jī)構(gòu)，由于其自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不能用于大功率傳輸系統(tǒng)，而且也不適合用于長(zhǎng)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