第3章___微波传输线

微带
第3章 微波传输线
带状线
带状线可以看做三层微带传输线
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3―2 带状线
带状线由一条厚度为t,宽度为W的矩形截面的中心导 带和上、下两块接地板构成。两接地板的距离为b。中 心导带的周围媒质可以是空气,也可以是其它介质。带 状线中传输的主模为TEM模。
带状线
第3章 微波传输线
第3章 微波传输线
第3章 微波传输线
TEM模传输线 准TEM模
TE模和TM模传输线
介质波导
介质镜像线
图 3―1―1
表面波传输线
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平行双线用于传输低频微波能量和信号;
当频率提高到其波长和两根导线间的距离可以相
比时,电磁能量会通过导线向空间辐射出去,损耗随之
增加,频率愈高,损耗愈大,因此在微波的高频段,平行
第3章 微波传输线
等效微带线中波的相速度为
vp
v0
re
微带线中波的相波长为
(3―3―3)
p
0 re
微带线中单位长度的电容为
(3―3―4)
C1 C re 01
(3―3―5)
故微带线的特性阻抗为
Z0
Z01
re
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应用保角变换方法确定空气微带线的电容C01和实际微带 线的电容C1,两者比值的倒数为相对等效介电常数,即
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二、微带线的特性阻抗
在微波波段微带线工作在弱色散区,因此把 微带线的工作模式当作TEM模来分析,这种方法 称为“准静态分析法”。
由前面分析知道TEM模传输线的特性阻抗的
计算公式为
Z0

1 v pC1
(3―3―1)
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对于图3―3―2(a)所示的空气微带线,微带 线中传输TEM模的相速度vp=v0(光速),并假设 它的单位长度上电容为C01,则其特性阻抗为
第3章 微波传输线
一、特性阻抗
TEM模传输线特性阻抗的计算公式为
Z0
L1 1 C1 vpC1
(3―2―1)
式中L1和C1分别为带状线单位长度上的分布电感和分
布电容;vp为带状线中TEM模的传播速度。
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3―3 微带传输线
介质基片的一边为中心导带,另一边为接地 板,其基片厚度为h,中心导带的宽度为w。
但当频率f低于某一个临界值f0时,微带线的 色散可以不予考虑,其临界频率f0为 ：
f0

0.95
(r 1)1/ 4
z0 (GHz) h
(3―3―9)
Z01

1 v0C01
(3―3―2)
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空气微带线
vp v0 C1 C01
实际微带线
v0 r vp v0 C01 C1 rC01
全部用介质填充
vp v0 r C1 rC01
等效微带线 等效介电常数
1 re r vp v0 re C1 C re 01
双线不能用来作为传输线。
典型的平行双线： 连接天线和电视机的扁平馈线 计算机的USB延长线 电源线
固定电话线
平行双线
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同轴线是由同轴的内、外导体构成的双导体传输线。 同轴线主要以TEM模工作方式广泛应用于宽频带馈 线。但当同轴线的横向尺寸与工作波长可以比拟时，同 轴线中将出现TE和TM模，即同轴线的高次模。
re

C1 C01
1
q( r
1)
(3―3―7)
式中q为填充因子,表示介质填充的程度。当q=0,则
εre=1,表示无介质填充;当q=1,则εre=εr,表示全部介 质填充。可以证明q值主要决定w/h值,而与εr关系不大, 其计算公式为
Z0
Z01
re
q

1
[1
(1
wenku.baidu.com
10h
)

同轴线
第3章 微波传输线
同轴线传输线所传输的电磁波频率范围较平行双线 高,适用于厘米波段，是目前常用的微波传输线。
若频率继续提高,同轴线的横截面尺寸必须相应减 小,才能保证它只传输TEM模,这样会导致同轴线的导体 损耗增加,传输功率容量降低。因此同轴线又不能传输 更高频率的电磁波,一般只适用于厘米波段。
1 2
]
2

(3―3―8)
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右图为空气微带线特性 阻抗Z01及填充因子q和微带 线w/h的关系曲线。
可以查实际微带线特性 阻抗Z0和εr、w/h的关系曲 线或表格,这些曲线和表格 在微波工程手册中均可查得。
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三,微带线的色散特性 当频率比较高时,微带线中的传输模式不是 TEM模,而是混合模。微带线中的电磁波出现色散 现象。
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一、微带线中的主模 对于空气介质的微带线, 周围是均匀的空 气,因此它可以存在无色散的TEM模。 实际的微带线是制作在介质基片上的, 由 于存在空气和介质的分界面,只能存在TE模和 TM模的混合模。 在微波波段的低频端由于场的色散现象很 弱,传输模式类似于TEM模,故称为准TEM模。
典型的应用： 有限电视网 卫星地面接收站 高速局域网
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波导（空心金属管）当横截面尺寸与工作波长满足 一定关系时，可以传输电磁波。是微波波段常用的 传输线。在低频段不采用波导来传输能量，否则尺 寸太大，重量太重
矩形波导
圆波导
缺点：频带窄 采用脊波导加宽频带
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电子产品的发展方向—“小” 优点：体积小，重量轻，频带宽 缺点：损耗大，功率容量小 主要用于小功率的微波系统
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3―1 引言 3―2 带状线 3―3 微带传输线
傅佳辉 fjh@hit.edu.cn 主楼704
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3―1 引言
微波传输线：用来传输微波信号和微波能量的传 输线。
微波传输线可分为三类: 1.TEM模传输线(包括准TEM模传输线） 2.TE模和TM模传输线 3.表面波传输线