文档介绍：第3章微波传输线
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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:
(包括准TEM模传输线）
为
(3―3―2)
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空气微带线
全部用介质填充
实际微带线
等效微带线
等效介电常数
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微带线中波的相波长为
(3―3―3)
微带线中单位长度的电容为
(3―3―4)
(3―3―5)
故微带线的特性阻抗为
等效微带线中波的相速度为
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(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
(3―3―8)
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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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。
实际微带线的特性阻抗可以应用逼近法直接查图3―3―3求得,也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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表3―3―1 微带线特性阻抗Z0和相对等效介电常数与尺寸的关系
氧化铝陶瓷介质作为介质基片
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三,微带线的色散特性和尺寸设计考虑;
(一) 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
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  ：
(3―3―9)
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(二)微带尺寸设计考虑
当工作频率提高时,微带线中除了传输TEM模以外,还会出现高次模。据分析,当微带线的尺寸w和h给定时,最短工作波长只要满足
就可保证微带线中只传输TEM模
(3―3―10)
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3―4 耦合带状线和耦合微带线
当两对传输线互相靠近时,彼此会产生电磁耦合,这种传输线称为耦合传输线
耦合带状线
耦合微带线
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对于耦合传输线的分析, (叠加原理) :
激励电压
分解成一对等幅反相的奇模电压和一对等幅同相的偶模电压
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激励电压
奇模电压
偶模电压
在一般情况下, U2=0,故
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耦合带状线
奇模激励下的奇模场型,其对称面为电壁
偶模激励下的偶模场型,其对称面为磁壁
联想两个正电荷，一正一负电荷之间的电场线
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由于奇、偶模的场分布不同,故单位长度上对地的奇、偶模电容不同,分别用C0o和C0e来表示。根据传输线理论很容易写出耦合带状线的奇、偶模特性阻抗分别为
(3―4―3)
(3―4―4)
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vpo和vpe分别表示奇、偶模的相速度。对于耦合带状线,由于周围介质是均匀的,因此奇、偶模速度相等,即
(3―4―5)
奇、偶模的相波长为
(3―4―6)
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图3―4―5和3―4―6分别表示耦合带状线的奇、偶模阻抗Z0o、Z0e与耦合带状线尺寸s/b、w/b的列线图。图中s为耦合带状线中心导带间的间距,b为两接地板间的距离,w为中心导带的宽度。由图可根据已知的Z0o、Z0e很方便求得s/b和w/b。
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图 3―4―5
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图 3―4―6
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耦合微带线
奇模激励下的奇模场型,其对称面为电壁
偶模激励下的偶模场型,其对称面为磁壁
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耦合微带线周围介质是非均匀的, 引进奇、偶相对等效介电常数分别为εreo、εree
利用准静态方法可求得相对介电常数分别为1(空气)和εr(介质基片)的耦合微带线中每条导带单位长度上对地的奇、偶模电容C0o(1)、C0e(1)和C0o(εr)、C0e(εr),则耦合微带线的奇、偶模等效介电常数分别为
(3―4―7)
(3―4―8)
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耦合微带线的奇、偶模相速度和相波长分别为
(3―4―9)
(3―4―10)
(3―4