毫米波第3章微带传输线.pptVIP

毫米波理论与技术第三章 微带传输线;导波;导波结构（传输媒介）;传输线;集成传输线;毫米波传输线;毫米波传输线分类;微带印制电路板;开放微带;2 变形微带结构;3 类微带结构;类微带结构;类微带线的传输模 在工作频率较低时为准TEM模，可采用准静态分析 在工作频率较高时为TE+TM混合模 准TEM模 纵向场分量较横向场分量小得多，且随着频率f降低而减小，当f→0时纵向场分量趋近于0，即趋近于TEM模;准静态的含义 在工作频率较低时，准TEM模可近似看作TEM模来分析，故称为准静态分析 特性阻抗和有效相对介电常数;物理意义 对于置于(x0,y0)处的单位电荷，Green函数（指什么物理量？）满足Poisson方程;前述Green函数的解有如下分离变量的形式 两种边界条件 E-wall Dirichelet H-wall Newmann;类微带结构边界条件三种情况对应的解的形式 x=0和x=L处均为E-wall x=0处E-wall，x=L处H-wall x=0和x=L处均为H-wall 上面第一种情况对应于我们所讨论的类微带结构，代入Poisson方程得 两边同乘sin(nπx/L)后在(0,L)积分，并利用正弦函数的正交性;图3.4的类微带线是在y方向上的分层介质结构，可视为沿y方向分段均匀的传输线，利用传输线理论来简化分析 在y=y0（导体条带处）应看作有一电流源 由于电压与Green函数满足同样的边界条件 设y=y0处的导纳为Y（可用横向传输线法计算），则;类微带线的电容 f(x)为导体条带s1上的电荷分布;实变函数是以实数为自变量的函数 复变函数是以复数为自变量的函数 泛函是以函数为自变量的函数 泛函分析（Functional Analysis）的特点是它不但把古典分析的基本概念和方法一般化了，而且还把这些概念和方法几何化了。例如，不同的函数可以看作是“函数空间”的点或矢量，这样最后得到了“抽象空间”这个一般的概念。它既包含了以前讨论过的几何对象，也包括了不同的函数空间。;将准TEM模按TEM模考虑，将特性阻抗的求解转化为静电容的求解 建立Green函数并分离变量，由边界条件先得出Gnx(x) 用横向传输线法求Gny(y) 对电容的变分表示式求泛函极值，得到导体条带上的电荷分布，从而得出电容值;对奇偶模分别考虑;准静??法将准TEM模按TEM模考虑，忽略了色散模，即TE和TM模，要求w,hλ，因此只在较低频率时适用 在毫米波频段，类微带线传输的是TE+TM混合模，色散影响较为显著，采用准静态法的误差很大，但可以在准静态分析结果的基础上作修正;;;近似公式 通过与全波分析的结果比较，确定近似公式的适用范围 导体条带厚度的影响 边缘电容 We|t0W|t→0 → εre|t0εre|t→0 → Zc|t0Zc|t → 0;屏蔽外壳的作用 实现电磁屏蔽 增加机械强度 便于密封 安装接头 屏蔽外壳影响可忽略的条件 W,hL时，边壁的影响可忽略 h/h5时，顶盖的影响可忽略 ;色散的程度 微带的色散效应可忽略的频率上限 式中fd以GHz计，h以cm计 εr↓,h↓→fd↑ 频率对有效介电常数和特性阻抗的影响 在准静态分析结果基础上作修正;损耗 导体损耗αc 表面电阻系数Rs↑→αc↑ 趋肤深度δ↓→αc↑ 表面不平度Δ↑→αc↑ 介质损耗αd 基片介质材料的损耗角正切tanδ↑→αd↑ 辐射损耗αr hλ时，αr很小，可近似忽略;f↑,εr↑,h↓→αT↑;功率容量 平均功率容量 主要受限于导体损耗和介质损耗引起的热效应 峰值功率容量 主要受限于基片介质击穿效应 波导和同轴线可用于高功率，微带一般只能用于中小功率电路;Q值是描述谐振系统的频率选择性和能量损耗程度的物理量 w为谐振时的储能，wL为一个周期内的损耗能量，PL为一个周期内的平均损耗功率;;不连续性问题 准静态分析 全波分析 基片的选择 毫米波混合集成常选用较薄的低介电常数基片，如RT-Duroid 5880 单片集成常选用高介电常数基片以便集成有源器件，如GaAs或Si;毫米波电路尺寸小，制造公差问题比较突出;最高工作频率受限于 寄生模的激励 过高的损耗 严格的制造公差 加工安装损坏 严重的不连续效应 辐射引起的Q值降低 制造工艺的限制 ;频率上限的主要障碍是微带中准TEM模与最低的最低次表面波寄生模之间的耦合，二者不出现强耦合的最高工作频率为[Vendelin] 式中fT以GHz计，h以mm计 εr↑,h↓→fT↑;εr↑, w↑, h↓→εre↑, Zc↓ 图3.7, P129 f↑→εre↑, Zc↑ 图3.8, P131 εr↓, h↓→ fd↑ 式3.34, P136 f↑, εr↑, h↓→α