[工学]第3章微波集成传输线08通信

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1、3.1微带传输线3.2介质波导3.3光纤习题第3章微波集成传输线第3章微波集成传输线*本章的讨论重点在于带状线、微带、偶合微带三种结构*上述三种结构的公式基于对路的实验测试曲线的拟合。*重点研究公式中某些参数变化对特性的影响*结合微带线计算软件txline了解上述三种结构的阻抗变化特性*突出微带、耦合微带的一些实际应用（结合第五章）*介质波导，光纤等基于场的分析，数学较复杂，只做定性小结空心金属波导的特点:单模传输时,窄带，色散、功率容量大，损耗小，体积大，重量大，设备移动性差。由微波电子管、波导和波导元件组成的系统称为立体

2、微波系统。由微带线和微波固态器件组成的微波集成电路：使设备小型化成为可能，发展迅速，具有广泛的应用。3.1微带传输线对微波集成传输元件的基本要求之一就是它必须具有平面型结构,这样可以通过调整单一平面尺寸来控制其传输特性,从而实现微波电路的集成化。图3-1给出了各种集成微波传输系统,归纳起来可以分为四大类：图3–1各种微波集成传输线（各种结构的名称）①准TEM波传输线,主要包括微带传输线和共面波导等;②非TEM波传输线,主要包括槽线、鳍线等;③开放式介质波导传输线,主要包括介质波导、镜像波导④半开放式介质波导,主要包括H形

3、波导、G形波导等。本章首先讨论带状线、微带线及耦合微带线的传输特性,然后介绍介质波导的工作原理,并对几种常用介质波导传输线进行介绍,最后对介质波导的特例——光纤波导进行分析。各种类型的平面型传输线结构介绍接上表常見傳輸線實際結構圖，ADS软件计算工具的名称同軸線（coaxialcable）條線（stripline）微條線（microstrip）狹縫傳輸線（slotline）平面波導（coplanarwaveguide）懸式微條線（suspendedmicrostrip）方形波導（rectangularwaveguide）

4、圓形波導（cylindricalwaveguide）翼片波導（finline）介質波導（dielectricwaveguide）光纖（opticalfiber)9帶地平面波導（coplanarwaveguidew/GND）ADS软件/项目/Tools/LineCale传输线计算器中各种线形的英文缩写带状线:Stripline微带线:Micropline偶合微带线:MCLIN同轴:COAX矩形波导:RGB平面电路的分析方法平面型微波传输线是属于两个导体或者多导体的传输线。对平面型微波传输线的分析与分析平行双导线、同轴线一样，也

5、有“路”的分析法和“场”的分析方法两大类。所谓“路”的分析方法是近似地认为线上传输的主模是TEM模式和准TEM模式，其截面上的场近似地满足二维拉普拉斯方程，可通过求平面型传输线单位长度的分布参数来确定传输线特性参数，这种方法也可称为静态场方法或者准静态场方法。所谓的“场”分析法又称为全波分析法，即把平面型传输线中的传输模按混合模（传输线模TEM、波导模TE和TM，表面波模式等）处理，从麦克斯韦方程出发，求满足平面型传输线边界条件的亥姆霍兹方程的解，从而得到平面型传输线的色散特性和高次模的分布情况。：全波分析法和准静态的近似方

6、法3.1.1带状线*了解常用的微波基板材料*明确带状线的结构演化，工作模式*了解基板介电系数对性能的影响*了解w/h微带宽窄边化对特性阻抗的影响*带状线也称为对称微带，是一种以空气或固体介质绝缘的双面接地板传输线。带状线是一种宽带传输线（与传输TEM模式有关）。第2章传输线图3-2带状线图3–2带状线的演化过程及结构继承了同轴线的特性：TEM横电磁波传输系统，没有截止频率，无色散,工作频带宽，频率高到一定程度，存在高次模微带线是由沉积在介质基片上的金属导体带和接地板构成的一个特殊传输系统,它可以看成由双导体传输线演化而来,即

7、将无限薄的导体板垂直插入双导体中间,因为导体板和所有电力线垂直,所以不影响原来的场分布,再将导体圆柱变换成导体带,并在导体带之间加入介质材料,从而构成了微带线。微带线的演化过程及结构如图3-3所示。图3–3微带线的演化过程及结构1.带状线带状线又称三板线,它由两块相距为b的接地板与中间宽度为w、厚度为t的矩形截面导体构成,接地板之间填充均匀介质或空气,如图3-2（c）所示。由前面分析可知,由于带状线由同轴线演化而来,因此与同轴线具有相似的特性,这主要体现在其传输主模也为TEM,也存在高次TE和TM模。带状线的传输特性参量

8、主要有:特性阻抗Z0、衰减常数α、相速vp和波导波长λg。1)特性阻抗Z0由于带状线上的传输主模为TEM模,因此可以用准静态的分析方法求得单位长分布电容C和分布电感L,从而有式中,相速(c为自由空间中的光速)。　　由式（3-1-1）可知,只要求出带状线的单位长分布电容C,则就可求得