第三章微波無源集成電路現在是1頁\一共有31頁\編輯于星期六目錄3.1概述3.2微帶集成電路中的不連續性3.3耦合微帶線定向耦合器3.4微帶線三端口功率分配器3.5微帶分支線定向耦合器和微帶環形電橋3.6微波集成濾波器現在是2頁\一共有31頁\編輯于星期六微波集成電路發展——小型化、低電壓、高可靠性，低成本3.1概述二次世界大戰期間，主要采用波導立體電路；1950s,平面傳輸線概念被提出；1960s,帶狀線、微帶線問題解決，微波集成電路（MIC）開始發展;1970s,氧化鋁基片和薄膜工藝發展，使得MIC進入高速發展期；1980s,MIC基本成熟。現在是3頁\一共有31頁\編輯于星期六微波混合集成電路定義：

3.1概述微帶電路已成為微波混合集成電路的主要形式微帶傳輸線半開放結構便于集成固態器件和調試微帶線良好傳輸特性(1)工作頻率＜最低上限頻率，可實現單模傳輸(2)弱色散特性(3)準確地設計分析方法(4)精確的加工工藝低成本，批量化在氧化鋁陶瓷、藍寶石、鐵氧體以及復合介質等絕緣介質襯底上，采用薄膜或厚膜技術制作出微波集成傳輸線和分布參數電路，并與帶封裝的或裸芯片固態器件、片式元件（電阻、電容或電感）組合在一起，構成具有完整電路或系統功能的集成電路現在是4頁\一共有31頁\編輯于星期六直流、低頻電路由R、L、C等集總元件構成，由集總參數方法分析和設計3.2微帶集成路中的不連續性微波電路及不連續性微波電路由分布參數方法分析和設計電路不能明確區分出R、L、C；電路嚴格地分析實際上是求解電磁場邊值問題；需考慮傳輸線傳播特性：（1）傳播模式；（2）阻抗；（3）相移電路中可明確區分出R、L、C；電路為由R、L、C元件構成的網絡；不用過多考慮傳輸線——導線形狀尺寸和信號通過的損耗和相移；相對于工作波長，電路尺寸小，信號通過附加路勁相移可忽略傳輸線的材料、結構、尺寸3.2.1概述現在是5頁\一共有31頁\編輯于星期六3.2.1概述微波電路由分布參數方法分析和設計微波電路可等效為分布參數電路網絡由微波傳輸線段構成的、體現“電抗集中效應”的微波電路網絡通常被稱作微波電路的“不連續性”分布參數元件L、C由不同傳輸線段實現微波頻率高，電路所需L、Ｃ元件值小不同傳輸線段具有不同的“電抗集中效應”（電場、磁場集中），可實現L、C功能(——不是簡單、獨立的L、C)“不連續性”概念和傳輸線行波傳輸狀態相對；不連續性區域將產生反射；不連續性區域將發生能量的存儲；不連續性區域將產生相移確定不連續性性質現在是6頁\一共有31頁\編輯于星期六3.2.1概述微波電路實際上是由多個不連續性構成而實現特定功能的電路；嚴格的場方法(——數值方法)分布參數等效電路法(——TEM波傳輸線)微波“不連續性”的分析方法：現在是7頁\一共有31頁\編輯于星期六3.2.1概述微帶不連續性是構成微帶電路的基本單元微帶不連續性是實現微帶線路功能的基本單元，微帶電路實際上是由多個不連續性級聯構成的（1）不連續性的性質可由分布參數等效電路方法確定（2）分布參數元件值由準靜態分析方法確定（3）現代數值計算方法可準確確定不連續性特性微帶電路不連續性采用“場”、“路”結合的方法分析

現在是8頁\一共有31頁\編輯于星期六微帶開路端/端節線；微帶線的階梯跳變；微帶間隙；微帶線的拐角；微帶線T接頭；微帶線十字接頭;3.2.1概述微帶集成電路中不連續性種類現在是9頁\一共有31頁\編輯于星期六3.2.2微帶線的開路端/截斷端λ/4開路線;微帶到波導探針過渡;微帶線匹配枝節;……微帶線開路端/截斷端的應用現在是10頁\一共有31頁\編輯于星期六3.2.2微帶線的開路端/截斷端微帶開路端實際等效為RLC終端微帶線開路端/截斷端的等效電路開路端末將出現過剩電荷，過剩電流，輻射能量；過剩電荷是主要的通常，微帶開路端可由一個可等效電容或一段理想開路線現在是11頁\一共有31頁\編輯于星期六3.2.2微帶線的開路端/截斷端微帶線開路端/截斷端的等效電路測量法確定微帶開路端等效理想開路線長度測量出一段長為l

、兩端開路微帶線諧振頻率和諧振波長（半波長諧振器）所測得的諧振波長g和微帶TEM波波長gTEM不同,兩者關系可表示為：是介于0.7-1.07之間的常數，h是基片厚度現在是12頁\一共有31頁\編輯于星期六3.2.3微帶間隙微帶間隙及其等效電路特性：Π-型電容網絡由于兩條微帶截斷端相互影響，C1≠COC；間距s越大，C12越小，C1就越接近COC；間距s越小，C12越大，C1就越??；

s:0→∞，C1：0→COC，C12：∞→0現在是13頁\一共有31頁\編輯于星期六3.2.3微帶間隙奇偶模法分析微帶間隙偶模激勵：奇模激勵：現在是14頁\一共有31頁\編輯于星期六階梯阻抗變換；高低阻抗低通濾波器;……微帶線階梯階梯跳變應用3.2.4微帶線的階梯跳變現在是15頁\一共有31頁\編輯于星期六3.2.4微帶線的階梯跳變微帶階梯跳變處，電能減少，磁能增加；階梯跳變呈感性，可由電感等效微帶線階梯跳變等效電路兩條不同導帶寬度微帶線的連接處，較寬微帶線局部被截斷在連接處寬條帶電流線連續地向窄條帶聚集，寬條帶截斷區面電流密度變小，面電荷密度減小，低特性阻抗線的電流密度變小。微帶階梯跳變處，電界面和幾何界面不一致。電界面向寬條帶偏移現在是16頁\一共有31頁\編輯于星期六3.2.4微帶線的階梯跳變波導模擬法定性分析微帶線階梯跳變等效（1）將微帶線用平板波導等效特性阻抗相同:Zc相位常數相同:基片厚度等于板間距:h對偶（2）應用對偶定理，將平板波導變換為對偶波導；(3)再由波導等效電路對偶變換為平板波導等效電路→微帶等效電路現在是17頁\一共有31頁\編輯于星期六3.2.4微帶線的階梯跳變波導模擬法定性分析微帶線階梯跳變等效等效對偶對偶現在是18頁\一共有31頁\編輯于星期六3.2.5微帶線拐角微帶線拐角拐角區域等效為并聯電容;路勁加長等效為兩段傳輸線或電感;也可用對偶波導模擬法分析：微帶拐角現在是19頁\一共有31頁\編輯于星期六3.2.5微帶線拐角微帶線修正拐角采用切角處理，減小拐角并聯電容效應：把拐角的外部切成45°斜角，利用兩次反射的相互抵銷達到匹配。斜角邊長是使兩次反射抵消的關鍵。對于50?微帶線，實驗表明，45°斜角邊長為1.6倍導帶寬度時，從L波段到X波段都能得到良好匹配。(帶狀線結果)現在是20頁\一共有31頁\編輯于星期六3.2.6微帶線T分支微帶線T分支應用廣泛：微帶分支線電橋；微帶功率分配器；并聯分支匹配電路；直流偏置網絡

……現在是21頁\一共有31頁\編輯于星期六3.2.6微帶線T分支微帶線T分支等效電路等效為并聯電容可采用對偶波導模擬法分析現在是22頁\一共有31頁\編輯于星期六3.2.6微帶線T分支對偶波導模擬法分析微帶線T分支對偶對偶現在是23頁\一共有31頁\編輯于星期六3.2.7微帶線十字分支微帶線十字分支微帶十字分支不連續性較大，實際應用較少；和T分支類似，微帶十字分支可等效為并聯電容;精確的結果主要由實驗測定現在是24頁\一共有31頁\編輯于星期六3.2.8微帶線實現集總元件1.采用微帶結構模擬集總元件：電感和電容現在是25頁\一共有31頁\編輯于星期六3.2.8微帶線實現集總元件1.采用微帶結構模擬集總元件：電感和電容(3)g/4＜l＜g/2高阻抗微帶線可近似等效為一個電感；(2)l＜

g/4低阻抗微帶線可近似等效為一個電容；(1)短微帶線，高阻時呈感性；低阻時呈容性現在是26頁\一共有31頁\編輯于星期六3.2.8微帶線實現集總元件1.采用微帶結構模擬集總元件：電感和電容(4)g/2＜l＜g時，可用型網絡等效現在是27頁\一共有31頁\編輯于星期六2.微帶電容元件3.2.8微帶線實現集總元件電容值較小電容值較大電容值最大（c）MIM電容（b）交指電容（a）間隙電容現在是28頁\一共有31頁\編