《電磁場與電磁波》課件-7.6節(jié)

7.6

微帶傳輸線

微帶傳輸線(microstriplines)：由沉積在介質(zhì)基片上的金屬導體帶和接地板構(gòu)成的一個特殊傳輸系統(tǒng)。在微波頻率低端，微帶基片的厚度h遠小于波長，其主?？梢钥闯墒荰EM模，稱之為準TEM模，當頻率較高時，微帶內(nèi)可能出現(xiàn)高次模。本節(jié)要點微帶線的特性阻抗相速色散和損耗

1.特性阻抗與相速

對準TEM模而言，如忽略損耗，則

式中，L和C分別為微帶線的單位長分布電感和分布電容。

微帶線周圍不是填充一種介質(zhì)，一部分為基片介質(zhì)，另一部分為空氣，這二部分對相速均產(chǎn)生影響，其影響程度由介電常數(shù)和邊界條件共同決定。

當不存在介質(zhì)基片即空氣填充時，這時傳輸?shù)氖羌僒EM波，此時的相速與真空中光速幾乎相等，即

(1)有效介電常數(shù)因此介質(zhì)部分填充的微帶線（簡稱介質(zhì)微帶）的相速必然介于和之間。

有效介電常數(shù)的取值就在1與之間，具體數(shù)值由相對介電常數(shù)和邊界條件決定。當微帶線周圍全部用介質(zhì)填充，此時也是純TEM波，其相速為

引入有效介電常數(shù)

(effectiverelativepermittivity)(2)介質(zhì)填充因子

q=0時，，對應于全空氣填充；q=1時，，對應于全介質(zhì)填充。與的關(guān)系為：工程上，用填充因子q來定義有效介電常數(shù)，即特性阻抗和相速可見，只要求得空氣微帶線的特性阻抗及有效介電常數(shù)，就可求得介質(zhì)微帶線的特性阻抗。

通過保角變換及復變函數(shù)求得及的嚴格解，但結(jié)果仍為較復雜的超越函數(shù)，工程上一般采用近似公式。

介質(zhì)微帶線相速為介質(zhì)微帶線的特性阻抗Z0與空氣微帶線的特性阻抗Z0a有以下關(guān)系：2.波導波長顯然，微帶線的波導波長與有效介電常數(shù)有關(guān)，也就是與w/h有關(guān)，亦即與特性阻抗Z0有關(guān)。微帶線的波導波長也稱為帶內(nèi)波長，即

對同一工作頻率，不同特性阻抗的微帶線有不同的波導波長

微帶線的電場與電流分布當頻率較低時，微帶線上傳播的波基本上是準TEM模，故可以不考慮色散。

3.微帶線的色散(dispersive)特性

對于給定結(jié)構(gòu)的微帶線來說其是一定的。色散是指電磁波的相速隨頻率而變的現(xiàn)象。

Z0的單位為，h的單位是mm。其中，例如，無色散最高頻率為設不考慮色散時的頻率為4.特性阻抗修正當頻率較高時，微帶線的特性阻抗和相速隨著頻率變化而變化，也即具有色散特性。

頻率升高時，相速vp要降低，應增大，而相應的特性阻抗Z0應減小。

當、以及時5.微帶線的損耗

微帶線損耗主要是導體損耗，其次是介質(zhì)損耗。微帶線的金屬導體帶和接地板上都存在高頻表面電流，因此存在熱損耗。工程上一般采用近似計算公式。介質(zhì)衰減常數(shù)由下式?jīng)Q