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微带线和带状线微带线和带状线在现代通信领域，微带线和带状线是最常见的两种传输线类型。
它们各自具有独特的优点和应用场景，被广泛用于微波电路、射频电路等领域。
本文将对微带线和带状线进行详细介绍。
1.微带线微带线是一种平板传输线，通常由金属线路和绝缘基板组成。
微带线具有结构简单、成本低廉和易于制造的优点，因此在微波电路和射频电路中被广泛应用。
微带线的特性阻抗随着基板尺寸和介电常数的变化而变化，因此可以通过调整基板参数来实现特定的阻抗匹配。
微带线的主要应用场景包括天线、滤波器、功率分配器、耦合器等。
其中，微带天线是最常见的应用之一。
由于微带线可以在基板表面上实现，因此形成天线的成本和制造难度要低得多。
此外，由于微带线的结构可以自由设计，因此可以用来实现各种不同类型的天线，例如贴片天线、宽带天线、喇叭天线等。
2.带状线带状线是一种同轴传输线，由两个同心的导体组成，中间的空气或绝缘材料将它们分开。
带状线的特点是阻抗稳定，衰减小，可靠性高，因此在高频、高速信号传输系统中得到了广泛应用。
带状线的主要应用场景包括高速数据传输、精密测量、信号传输等。
例如，在高速数据传输系统中，带状线可以用来连接各种高速设备，例如CPU、存储器、芯片等。
由于带状线的阻抗稳定，因此它可以减少信号折射和反射，提高系统的可靠性和传输速度。
另外，带状线还可以用于精密测量。
例如，在用于测量电磁脉冲的场合，带状线可以提供稳定且可靠的传输路径，并保持信号的完整性和准确性。
此外，在信号传输方面，带状线可以用来连接各种高性能设备，例如放大器、滤波器等，以实现高保真、高速度的信号传输。
总之，微带线和带状线均是非常重要的传输线类型，具有独特的应用场景和优点。
在通信领域不断发展的今天，它们将继续发挥着重要作用，为高频、高速信号传输系统的发展提供技术支持。
微带线一般的传输线由两个或两个以上的导体组成，用来传输横电磁波（TEM波），常见的传输线有双线、同轴线、带状线和微带线等。
其中，微带线是最普遍使用的平面传输线之一，微带线可以用光刻工艺制作，并且易于与其他无源和有源器件集成，因此被广泛应用于印刷电路板中。
在精密电路设计中，人们往往容易忽略印刷电路板本身的电特性设计，而这对整个电路的功能可能是有害的。
如果电特性设计得当，它将具有减少干扰和提高抗干扰性的优点。
在高速电路中，应该把印制迹线作为传输线处理。
常用的印制电路板传输线是微带线和带状线。
微带线是一种用电介质将导线与接地面隔开的传输线，印制迹线的厚度、宽度和迹线与接地面间介质的厚度，以及电介质的介电常数，决定微带线特性阻抗的大小。
微带线的几何形状如图（a）所示，导带的宽度w 是印在薄的、接地的介质基片上，基片的厚度为d，相对介电常数，电磁场示意图如图（b）所示。
实际上，微带线的准确场是一个混合TE-TM波，需要更加先进的分析技术，但在大部分的实际应用中，介质基片电气上很薄（d <<），所以场是准TEM波。
换句话说，场本质上与静电场是相同的。
因此，通过静态或准静态解，可得到相近的相速、传播速度和特性阻抗。
1. 微带线是一根带状导(信号线)．与地平面之间用一种电介质隔离开。
如果线的厚度、宽度以及与地平面之间的距离是可控制的，则它的特性阻抗也是可以控制的。
2. 带状线是一条置于两层导电平面之间的电介质中间的铜带线。
如果线的厚度和宽度、介质的介电常数以及两层导电平面间的距离是可控的，那么线的特性阻抗也是可控的.单位长度微带线的传输延迟时间，仅仅取决于介电常数而与线的宽度或间隔无关3. PCB的特性阻抗Z0与PCB设计中布局和走线方式密切相关。
影响PCB走线特性阻抗的因素主要有：铜线的宽度和厚度、介质的介电常数和厚度、焊盘的厚度、地线的路径、周边的走线等。
4. 当印制线上传输的信号速度超过100MHz时，必须将印制线看成是带有寄生电容和电感的传输线，而且在高频下会有趋肤效诮和电介质损耗，这些都会影响传输线的特征阻抗。
《射频电路》课程设计题目：微带传输线概述系部电子信息工程学院学科门类工学专业电子信息工程学号1108211042姓名杨越2012年06月30日微带传输线概述摘要本课程设计主要介绍了微带传输线在实际应用中比较基础且较重要的几个知识点，并没有详细的对微带线的各个参数及特性作细致的说明。
例如微带线的近似静态解法、微带线的谱域分析等在本设计中都未曾提及，这与此课程设计的制作人本身的理解能力有着千丝万缕的关系。
在后续的微带线设计中，此处所提到准TEM特性、微带线的特性阻抗以及有效介电常数等参数，对于整个微带线系统的确立与实现都有着很重要的关系。
例如在设计微带线低通滤波器的时候，当通过低通滤波器原型的电路多次变换计算得到最终的电路时，这时就需要面对将电路图实现微带线的问题，而此时需要的就是特性阻抗的知识。
首先，根据特性阻抗值与相对介电常数确定w/h的范围（假设t=0），再由范围选择w/h的具体计算公式，从而求得微带线的宽度。
由有效介电常数求出相速度，再求出波导波长，由此可算出微带传输线的长度，等等。
关键词：微带线准TEM特性特性阻抗有效介电常数相速度波导波长前 言微带线是（Microstrip Line ）是20世纪50年代发展起来的一种微波传输线，是目前混合微波集成电路（hybird microwave integrated circuit ,缩写为HMIC ）和单片微波集成电路（monolithic microwave integrated circuit ，缩写为MMIC ）使用最多的一种平面传输线。
其优点是体积小、重量轻、频带宽、可集成化；缺点是损耗大，Q 值低，功率容量低。
由于微波系统正向小型化和固态化方向发展，因此微带线得到了广泛的应用。
一 微带线的结构微带线是在金属化厚度为h 的介质基片的一面制作宽度为W 、厚度为t 的导体带，另一面作接地金属平板而构成的，如图1-1所示。
其中，r ε为介质基片的相对介电常数。
最图1-1 微带线常用的介质基片材料是纯度为99.5%的氧化铝陶瓷（r ε=9.5-10）、聚四氟乙烯环氧树脂如，如图1-2所示。
图1-2 聚四氟乙烯环氧树脂（r ε=2.55）；用作单片微波集成电路的半导体基片材料主要是砷化镓（r ε =13.0），如图1-3所示。
图1-3 砷化镓带线可以看成是由平行双线演变而来，其演变过程如图1-4所示，在平行双线的对称面上放置一导电板，由于电力线垂直于导电平板，故不影响原来的场分布。
若去掉导电板下面的一根导线，则导电板上面的场分布并不改变，然后，再将圆柱导体变为薄导带就成为无介质的空气微带。
最后，在导带与接地板之间置入介质基片，即构成了微带。
图1-4 微带线的演变过程二 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（h y ≤）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r c ε，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 模匹配。
事实上，微带线中真正的场是一种混合的TE-T M 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 ε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：图2-1 填充均匀介质e ε微带线一个是介质基片换成空气微带线单位长度电容a C 1；另一个是微带线单位长度电容1C 。
特性阻抗0Z 和相位常数β可以用这两个电容表示为e k εβ0=，000εμω=k （2-1）e1e 10Z .11εεεαα===C c C v Z ep （2-2）式中aZ0=1/c aC1是空气微带线的特性阻抗。
相速度pv和波导波长λg则为epcvε= (2-3) egελλ0= (2-4)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 ε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。
⎪⎭⎫ ⎝⎛+=h W WhZ e 25.08ln 600ε 1≤h W⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎪⎭⎫⎝⎛+-++=-2211041.01222121h W W h r r e εεε()[]4444.1ln 667.0393.111200+++∙=h W h W Z eεπ1≥h W211212121-⎪⎭⎫ ⎝⎛+-++=W h r r e εεε （3-1）在0.05＜W/h ＜20，r ε＜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。
·图3-1 微带特性阻抗与w/h 的关系导体带厚度t ≠0可等效为导体带宽度加宽为e w ，修正公式为（t ＜h ，t ＜W/2）：))⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧ ⎝⎛≤++ ⎝⎛≥++=πππππ214ln 1212ln 1h W t Wh t h W h W t hh t h W h W （3-2）微带线电路的设计通常是给定0Z 和r ε，要计算导体带宽度W 。
此时可由上式得到的综合公式：()()⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎩⎨⎧⎭⎬⎫-+-++----=r r r AA B B B e e h W εεεπ61.039.01ln 2112ln 1228222≥≤hW hW（3-3）式中⎪⎪⎭⎫⎝⎛++-++=r r r r Z A εεεε11.023.01121600 rZ B επ02377=四 微带线的色散特性与尺寸限制上述与频率无关的准TEM 模Z 0和e ε公式只适用于较低应用频率，而微带线中实为混合模，其传播速度随频率而变，即存在色散现象。
对于微带线，这种传播速度随频率而变的色散现象具体表现为Z 0和e ε随频率而变。
事实上，频率升高时，相速度p v 要降低，则e ε应增大，特性阻抗Z 0应减小。
微带线的最高工作频率T f 受到许多因素的影响，例如寄生模的激励、较高的损耗、严格的制造公差、处理过程中材料的脆性、显著的不连续效应、不连续处辐射引起的Q 值下降等，当然还有工艺加工的问题。
T f 可按下式估算：()GHZ arctg f rrT εεπ2150=式中h 的单位为mm 。
研究结果表明，从直流到10GHz ，色散对Z 0的影响一般可以忽略不计，而对e ε的影响较大，可由下式计算：()25.1041⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++-=-e r e F f εεεε 式中⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+++-=201lg 215.014h Wh F r λε微带线中除准TEM 模外，还可能出现表面模和波导模。
如下： 1.波导模式：t ＝0时，()2/1102r CET w ελ=；t≠0时，()2/1102r CET ελ=()h w 4.0+；()2/1012r CTM h ελ=.2.表面波模式：TM 01模的截止波长为∞，即无法抑制；()2/11014-=r CET h ελ .为抑制高次模，微带线的横向尺寸应选择为rr h W h ελελ2,24.0min min <<+ 金属屏蔽盒高度取H ≥（5-6）h ；接地板宽度取a ≥（5-6）w 。
2011级电子信息工程专升本班<<射频电路>>课程设计五 微带线的设计最后以一个例题来总结本次课程设计。
例：一个50Ω微带线，相对介电常数是2.23，板高h=0.787mm 。
如果频率为1GHz ，求出线的宽度、波长和有效介电常数，假定敷铜层的厚度可以忽略不计。
解：由图3-1可确定w/h 的近似值。
r ε=2.23在r ε=2与r ε=3之间，分别找到50Ω时r ε=2与r ε=3所对应的w/h 值，可近似为3.5和3.1，故r ε=2.23所对应的w/h ＞2，所以我们选择w/h ≥2的情况，此时 r Z B επ02377==7.9272 代入式（3-3）得w/h=5.7149然后代入公式得出有效介电常数： 211212121-⎪⎭⎫ ⎝⎛+-++=W h r r e εεε=6.4308由h=0.787mm ，求得线宽w=4.4976mm ，再根据有效介电常数算出微带线的相速度： ()82/1101830.1/⨯==e p c v ε当频率为1GHz 时，mm f v p 3.118/==λ六总结与展望这是第一次按照标准的要求来完成一个完整的课程设计，感觉着实不易。
使我对课程设计的流程有了一定的认识与了解，同时亦让我发现了自身专业知识储备的不足。
通过这次课程设计使我加深了对微带传输线的认识以及其在现代电子应用领域中的重要地位，然而就目前的认识而言，还是非常浅薄的，与实际应用之间还有相当的差距，还需要不断地学习与努力。
参考文献[1] 栾秀珍，房少军，金红等.微波技术.北京邮电大学出版社，2009.[2] 廖承恩.微波技术基础.西安电子科技大学出版社，2011.[3] 王子宇，张肇仪，徐承和等译.射频电路设计-理论与应用，2005.。
