微带线的电磁耦合特性分析及实验验证
耦合带状线及耦合微带线
eo
Co ( r ) Co (1)
ee
Ce ( r ) Ce (1)
耦合微带特性计算方法
保角变换求出：
Co ( r ), Ce ( r ) Co (1), Ce (1)
再使用4.3-3 、4.3-4 、4.3-29
阻抗、有效介质常数. 计算用图4.3-9
-V V=0 V
奇模激励(odd-mode excitation): 大小相同，方向相反的电流对耦合线两
导带的激励（中心电壁）
偶模激励(even-mode excitation): 导带的激励（中心磁壁）
H=0
大小相同，方向相同的电流对耦合线两
odd/even excitation methods (continue 1)
能量为 显然除了 外 还有
1 2
EDd
E1 D1d
等耦合
1 2
E2 D1d
2. 耦合线理论与奇耦模分析方法
耦合形式分为：
常用的耦合微带线是侧边耦合对称耦合微带线
耦合线理论与奇耦模分析方法 (续一)
这种类型的耦 合线可等效为 三线耦合: 假设传输TEM模. 因为导电板和接地板为非导磁体，引入 另一导体带对磁场的分布影响不大，对 电场的分别影响较大。单线L变化不大， 单线C 变化大
由：
由CO=C(1+KC)和 Ce=C(1-KC) 相加可得 C=(C0+Ce)/2 相减可得 Cm=(C0-Ce)/2 再利用vp公式即可得L、Lm 的关系
L
0
2
[
1 CO (1)
1 Ce (1)
]
]
Cm 1 [CO ( r ) Ce ( r )] 2
第三章 耦合微带资料
（2）分别利用对称性简化电磁场分布边界条件，实现简化分析 奇、偶模激励下的电路，并得到奇偶模响应结果；
（3）利用迭加原理得到任意激励下的电路响应
要点：分析奇偶 模激励下的电磁
场问题，并充分
利用对称性使问 电子科技大学电子工程学院《微波集成电路》讲题义简化
3.3 耦合微带线
奇偶模法分析耦合微带线
➢ 此方法即求在奇偶模激励下耦合微带线的传播特性参量与等效分布参 数参量之间的关系；
2
)
=Z
0 C
(1 K 2 )
ZCo
L C
1 1
K K
=ZC
1 1
K K
=Z
0 C
1
K
ZCe
L C
1 1
K K
=ZC
1 1
K K
=Z
0 C
1
K
K ZCe ZCo ZCe ZCo
• 均匀介质耦合微带线特性 阻抗与耦合系数的关系
ZC
Z
0 C
(1
K
2
)
Z
0；
C
ZCo
=Z
0 C
1
K
Z
0；
C
ZCe
Z
0 C
1+K
Z
0；
C
ZCo
ZC
Z
0 C
ZCe
ZCo ZCe =ZC 2；
电子科技大学电子工程学院《微波集成电路》讲义
3.3 耦合微带线
均匀介质耦合微带线特性参数：
KL KC K
➢ 奇偶模特性参量可充分表达耦合特性
1 v pe v po LC(1 K 2 )
✓ Z：ce＞Zco; ✓ 紧耦合时，K >> 1， Zce >> Zco;
微带天线的分析与研究
微带线本征阻抗的研究与分析及其电波传播特性微带天线（microstrip antenna）是由导体薄片粘贴在背面有导体接地板的介质基片上形成的天线。
微带天线有很多优点：①剖面薄，体积小，重量轻；②具有平面结构，并可制成与导弹、卫星等载体表面相共形的结构；③馈电网络可与天线结构一起制成，适合于用印刷电路技术大批量生产；④能与有源器件和电路集成为一体；⑤便于获得圆极化，容易实现双频段、双极化等多功能工作；⑥不需要背腔，适合于组合式设计，易于制作成印刷电路、馈线和匹配网络可以和天线结构同时制作。
微带天线的主要缺点有：①频带窄；②有导体和介质损耗，并且会激励表面波，导致辐射效率降低；③功率容量小，一般用于中、小功率场合；微带天线最初作为火箭和导弹上的共形天线获得了应用。
在设计微带天线时，与其他天线一样需要对天线性能参数预先估算，这将大大提高天线研制的质量和效果，降低研制成本。
天线分析的基本问题是求解天线在周围空间的电磁场，求得电磁场后进而得出其方向图、增益和输入阻抗等特性指标。
微带天线的分析方法可分为两大类：一类是简化分析模型，模型简单，但不够准确，且不适用与复杂结构的天线；另一类是全波分析模型，计算复杂，但能对各种结构微带天线进行分析。
我们用有限差分法来解决关于微带线本征阻抗问题。
微带天线上传播的电磁波可近似看成TEM波，其阻抗可用下面的公式计算：（1）式中C、L分别为微带线单位长度的电容和电感，v为波在线上的传播速度。
如假定线上不存在介质时单位长度的电容为Co，这时线的电感L将不会因为电介质的存在与否而改变。
又因介质不存在时线上波的传播速度为光速Vc，而且（2）由这个式子可解出L为（3）将L值代(1)式就可求出微带线的特性阻抗Zo（4）从上面的公式可见，求微带线特性阻抗的关键在于分别求出介质存在和不存在时线上单位长度电容C和Co。
求这些电容的方法有两种：一种是求总电荷Q，另一种是根据求储藏在线上电场内的能量而推得。
微带线滤波器实验报告
微带线滤波器设计实验报告
班级：1402061班
学号：14020610004
姓名：戴济安
一、设计方法
采用平行耦合滤波器结构模型。
耦合微带线结构由两根平行放置、彼此靠得很近的微带线构成。
这种几何结构包括介质层和微带线,介质层厚度为h,相对介电常数为Er,平行耦合带通滤波器的结构图如图1。
微带线的奇模、偶模通过公共接地板产生耦合效应,这种耦合效应导致了奇模特性阻抗和偶模特性阻抗,构成分布参数元件,级联这些耦合微带线元件可得到带通滤波器的特性。
二、原理公式
各个参数的计算公式为：
三、设计指标
Ɛ
r =2.2 f
=2Ghz
L=1.0mm BW=5%~20% RL>10dB IL<1dB
四、优化参数与效果图
参数原图：
五、课程总结
这门课程的学习让我掌握了很多实际工程上的具体应用，对微波射频电路有一个感性的认识，并且理解了场和路之间的转化等效思想，在
之前学习的微波和射频电路课程的基础之上，我又知道了很多具体的器件及其应用，从书本的枯燥知识走入到实际的生产生活中来，对本专业要研究和解决的问题以及这个行业的情况更加了解。
微带线滤波器的设计是从网络上和书本上找了很多资料，并且通过HFSS软件仿真，因为是第一次做，所以整个过程困难重重，软件也是全英文操作很不容易上手，自己的电脑配置不够好，每一步都进行得很慢，最后终于做出了符合设计指标的滤波器。
所谓知易行难，看懂了原理到真的取设计、制作、调整好之间有着很大的差距，我们学习知识的目的是要解决实际生产中的问题，不能局限于书本，还要到实践当中，才能有更大的提高。
非均匀微带线电磁脉冲耦合特性分析
Ｌ ｈ ｎｒｎ ２ Ｙ Ａ Ｑ— ｎ ， Ａ ｉ ｚｅｇ ， ＶＨ ａ— ｌ ／Ｃ ｕ — ｇ ，， Ｕ Ｎ ｉｕ ２ Ｗ ＮＧＸｎ ｈｎ Ｌ ｕ ｉ Ａ ｏ ｌ — Ｗ２
（ ． ｅａｍ ｎ ｏ Ｓｉ ｔ ｃ ｅｅｒ ，ａａ Ａ ｒ ａｔａ ａｄＡ ｔｎｕｃｌ ｎ ｅ ｉ ，ａｔ ６０１Ｃ ｉ ； １Ｄ ｐｒ ｅｔ ｆ ｃ ｎｉ ｓ ｃ Ｎ ｖ ｅ ｎｕｃｌ ｎ ｓｏａｔａ Ｕ ｉ ｒｔ Ｙ ａ ２ ４ ，ｈ ａ ｔ ｅ ｆ Ｒ ａ ｈ ｉ ｌ ｏ ｉ ｒ ｉ ｖ ｓｙ ｎ ｉ ０ ｎ ２ Ｅ ｕ ｍ ｎ Ｄ ｐｒ ｅｔＵ ｉ９５２ｏ Ａ Ｈ ｈｏ ００５ ，ｈ ａ ．ｑｉ ｅｔ ａｍ ｎ ，ｎ ０ Ｐ ， ｏｈｔ １１１Ｃ ｉ ） ｐ ｅ ｔ ｔ３ ｆ Ｌ ３ ｎ
ｖ ｒ ｉ ｅ ｎ ．Ｔ ｅ ｄｒｃ ｉ ｆｉｃｄ ｎ ＭＰ ｔｋ ｓ ｇｅ ｔ ｎ ｕ ｎ ｅ ｏ ｅｃ ｕ ｌ ｇ ｃ ｆ ｃｅ ｔ ．ａ ｄ ｔ ｅ ｄｆ ｒ ｅｙ ｄ ｆ ｒ ｔ ｈ ｉ ｔ ｎ ｏ ｎ ｉｅ ｔＥ ｅ ｒａ ｆ ｅ ｃ ｎ ｔ ｏ ｐｉ ｏ ｉ ｉｎｓ ｎ ｉ ｅ — ｅ ｅ ｏ ａ ｉｌ ｈ ｎ ｅ ｈ ｅ ｃ ｂ ｕ ０ ｄ ｎ ｅ ｉ ａ ｏ ｔ Ｂ，ａ ｄ ｔ ｅ ｏ ｔ ｉ ｒｏ ｅ ｔ ｐ ｌ ｅ ｈ ｓ ｌ ｔ ｆ ｅ ｃ ｎ ｃ ｕ ｌ ｇｃ ｆ ｃｅ ｔ ．Ｔ ｅ ｓ ｄ ｓ ６ ｎ ｕ ｔ ｆ ｈ ｍ ｅ ｍｌｍｓｒ ｉ ａ ｉｌ ｉｌ ｎ ｅ ｏ ｏ ｐｉ ｏ ｆ ｉ ｓ ｈ ｔ ｙ ｉ ｎ ｔｅ ｎ ｕ ｎ ｅ ｉ ｎ ｕ ｉ ｓ ｎｆ ａ ｔ ｏ ｒ ｖｎ ｅ ｄ ｆｎ ｅ ａ ｉ ｔ ｆ ｃ ｔ ｐ ｃｒ ｕ ｔ ｄ ｅ ｃｒｎ ｃ ｓ ｓ ｍ ｇ ｉｓ Ｅ ｆ ｃｓ ｓ ｉ ｉｃ ｒｉ ｏ ｉ ｇ ｔ ｅｅ ｓ ｂ ｌ ｏ ｍｉｍｓ ｉ ｉ ｉ ａ ｌ ｔ ｉ ｙ ｔ ａ ａｎ ｔ ＭＰ ｅ ｅ ｔ ． ｇ ｉ ｎ ｆ ｍｐ ｈ ｉ ｙ ｒ ｃ ｎ ｅ ｏ ｅ Ｋｅ ｒ ｓ ｅｅ ｔ ｍａ ｎ ｔ ｕｓ ； ｏ ｕ ｉ ｒ ｉｍｓ ｉ ｉｅ ｃ ｕ ｌ ｇ ｅ ｅ ｔ ； １］ ｍｅ ｏ ； ｏ ｖ ｌｔ ｎ ｐ ｒ ｙ ｗｏ ｄ ： ｌｃｒ ｇ ｅｉ ｐ ｌｅ ｎ ｎ ｎ ｆｍ ｍ ｃ ｔ ｐ ｌ ； ｏ ｐ ｉ ｆ ｓ Ｆ）［ ｏ ｃ ｏ ｒ ｎ ｎ ｃ Ｄ ｔ ｄ ｃ ｎ ｏ ｉ ｅ － ｈ ｕ ｏ
微波技术Ch27 耦合微带32页PPT
3.C f 的求解要依靠经验公式，当然有必要采用数值计 算。
Cf
Cf
1 Ahsth1h0s
r e
(27-6)
只需注意到 —e —是属于单线微带的。且
Aexp0.1exp2.332.5h3W
(27-7)
二、耦合微带分析
4. C 是ga 空气一侧的奇模边缘电容。
其中
Cga
o
Kk Kk
s
k
s
h 2W
已知
r , Zoe, Zoo
给出
W h
,的Sh初值
由分析方法给出
Zoe , Zoo
比较 Optimizition
output
W,S hh
四、奇偶模的网络理论
前面已讨论过奇偶模的Y矩阵变换理论，这里再 进一步研究奇偶模的［Ａ］矩阵变换
I1
I2
双口网络
V1
V2
图 27-6 双口网络的［Ａ］矩阵
VI11AA1211
i e
Ci
C
a i
(27-13)
二、耦合微带分析
根据偶模阻抗和奇模阻抗定义
最后得到
Zoi
e
cCi
Ci Cia
cCi
Zoi C
1 CiCia
(27-14)
二、耦合微带分析
计算框图如下
已知 r,Wh, sh
分两种情况 E11,E2r 根据 W 计h 算单线微带 和C p C f
二、耦合微带分析
计算 Cf,Cga,Cgd
VIeeⅡⅡ
jZoo sino coso
VIooⅡⅡ
(27-18)
非常明显，变换进行到(27-18)，耦合 (Coupling) 问题转化为去耦 (Decouplin)问题，也可联合写成
微带线
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。
第9次 第四章 微波集成传输线 微带线 耦合传输线
由大小相等、方向相同的电流对耦合线两带状导体产生的激励，偶模激励中 间对称面为磁壁 。
偶模激励的场结构 单根带状导体对地的分布电容为偶模电容
等效电容网络
Ce C11 C22
Anhui University
4. 奇偶模分析方法
在奇、偶模激励下，耦合线被电壁和磁壁分成两半，另一根带状导体的影响 分别可用对称面上的电壁和磁壁边界条件来等效，这样只需分别研究单根奇模线 和单根偶模线的特性.，然后叠加便可得到耦合线的特性。
Z 1 r 1 0.11 A 0 r 0.23 60 2 r 1 r W / h≤2 窄带 当A》=1.52窄带情况：
W 8e A 2A h e 2
当A《=1.52宽带情况：
W / h 2宽带
1 W 2 0.61 B 1 ln(2 B 1) r ln( B 1) 0.39 h 2 r r
Anhui University
4.2 微带线(microstrip line)
微带线是第二代微波集成传输线，是微波集成电路最常用的一种平面型传输线，它 易于与有源微波电路和无源微波电路集成，又称为标准微带。
一、微带的结构与工作模式：
它是在高度为h的介质片上，一边为宽度为w 厚度为t的导体带，另外一边为接地板构成。
Anhui University
2.奇模激励 (odd-mode excitation):
由大小相等、方向相反的电流对耦合线两带状导体产生的激励，奇模激励 时中间对称面为电壁。
奇模激励的场结构
单根带状导体对地的分布电容为奇模电容
PCB布线中的微带线和带状线设计
PCB布线中的微带线和带状线设计在PCB布线设计中，微带线和带状线是两种常用的传输线结构。
它们被广泛应用于高频电路中，如射频电路和微波电路，以保证信号的传输质量和减小传输损耗。
本文将详细介绍微带线和带状线的概念、设计原理和性能特点。
一、微带线的概念和设计原理微带线是一种平面传输线结构，由一条导体线和接地平面构成。
导体线通常位于接地平面的上方，与接地平面通过介质层相隔一定的距离。
微带线的导体线可以是导线或导电层，接地平面则是铜层或称为接地层。
在微带线中，信号的传输主要是通过导体线的电磁场耦合在介质层中进行，同时也有一部分能量通过导体线与接地平面之间的电容耦合进行传输。
微带线的电磁场分布主要由两个因素决定：导体线的宽度和导体线与接地平面之间的距离。
这两个因素共同决定了微带线的特性阻抗和传播特性。
通常情况下，当微带线的宽度增加时，阻抗会降低，但是传输损耗会增加；当微带线与接地平面的距离增加时，阻抗会增加，但是传输损耗会降低。
因此，在设计微带线时需要根据具体应用要求权衡选择合适的宽度和距离。
微带线的设计还需要考虑到导体线的长度和弯曲，因为这些因素会对传输线的电磁性能产生影响。
导体线的长度应尽量避免过长，因为导体线长度的增加会导致信号的传输延迟和功率损耗的增加。
而弯曲则会引入信号反射和散射，影响传输线的匹配和信号完整性。
二、带状线的概念和设计原理带状线是一种常用的传输线结构，由一条狭窄的导体线嵌在介质层中，上面覆盖着一层接地平面。
带状线的导体线与接地平面之间的距离通常比微带线小，这样可以实现更高的功率传输和更低的传输损耗。
带状线的设计与微带线类似，主要考虑的因素包括导体线的宽度、导体线与接地平面之间的距离以及导体线的长度和弯曲。
不同的是，带状线相比微带线更适用于高功率、高频和窄带的应用。
带状线的导体宽度可以选择得更窄，这样可以实现更高的特性阻抗。
同时，带状线的传输电磁场主要分布在导体线附近，相对于微带线来说，带状线的电磁场集中度更高，能够实现更好的信号耦合效果。
耦合带状线及耦合微带线
odd/even excitation methods (continue 3)
奇模电抗——奇模激励下，单根导带对地的 特性阻抗Z0o
Z 0o
L1 C0
L1C0 C0
1
p 0C0
1
pC0
4.3-3
偶模电抗——在偶模激励下，单根导带对地 的特性阻抗Z0e
Z L1
导带的激励（中心磁壁）
odd/even excitation methods (continue 1)
odd/even excitation methods (continue 2)
奇模电容——奇模激励下，单根导带对地 的分布电容C0
C0＝C11＋2C12＝C22＋2C12 4.3-1
偶模电容——在偶模激励下，单根导带 对地的分布电容Ce
<1> 奇耦模分析方法——利用对称性
( odd/even excitation methods )
-V V=0 V
奇模激励(odd-mode excitation):
大小相同，方向相反的电流对耦合线两
导带的激励（中心电壁） 偶模激励(even-mode excitation): H=0
大小相同，方向相同的电流对耦合线两
Cm kCC
耦合电感 耦合电容
B. 奇耦模方法（continue 9）
于是
po 0
1 L0C0
1
LC (1KL )(1KC ) 4.3-11
2 p0
go 0
f
4.3-12
Z Z L0
1K L
0o
C0
0 1 KC
4.3-13
耦模激励状态
利用： V1 V2 Ve
微带天线馈电方法的研究-边馈、同轴探针、耦合馈电
第一章论文设计研究背景1.1微带天线的发展1.1.1天线天线是作无线电波的发射或接收用的一种金属装置(如杆、线或线的排列)。
在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。
无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。
此外，在用电磁波传送能量方面，非信号的能量辐射也需要天线。
一般天线都具有可逆性，即同一副天线既可用作发射天线，也可用作接收天线。
同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。
这就是天线的互易定理。
天线的分类：①按工作性质可分为发射天线和接收天线。
②按用途可分为通信天线、广播天线、电视天线、雷达天线等。
③按工作波长可分为超长波天线、长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线，微波天线等。
④按结构形式和工作原理可分为线天线和面天线等。
描述天线的特性参量有方向图、方向性系数、增益、输入阻抗、辐射效率、极化和频率。
天线按维数来分可以分成两种类型：一维天线和二维天线一维天线由许多电线组成，这些电线或者像手机上用到的直线，或者是一些灵巧的形状，就像出现电缆之前在电视机上使用的老兔子耳朵。
单极和双级天线是两种最基本的一维天线。
二维天线变化多样，有片状（一块正方形金属）、阵列状（组织好的二维模式的一束片），还有喇叭状，碟状。
1.1.2微带天线微带天线是近30年来逐渐发展起来的一类新型天线。
早在1953年就提出了微带天线的概念，但并未引起工程界的重视。
在50年代和60年代只有一些零星的研究，真正的发展和使用是在70年代。
常用的一类微带天线是在一个薄介质基(如聚四氟乙烯玻璃纤维压层)上，一面附上金属薄层作为接地板，另一面用光刻腐蚀等方法作出一定形状的金属贴片，利用微带线和轴线探针对贴片馈电，这就构成了微带天线。
当贴片是一面积单元时，称它为微带天线；若贴片是一细长带条则称其为微带阵子天线。
图1所示为一基本矩形微带天线元。
长为L，宽为W2的矩形微带天线元可看作一般低阻传输线连接两个辐射缝组成。
耦合微带线和耦合带状线
dIe dz
jC(1 kC )Ve
jCeVe
YeVe
耦模激励状态 (continue 1)
据此可求得偶模相速度、偶模波 导波长和偶模特性阻抗分别为：
pe
1 LeCe
1
4.3-14
LC (1KL )(1KC )
2 pe ge e f
4.3-15
Z Z 0e
Le Ce
L(1KL ) C(1KC )
大小相同，方向相同的电流对耦合线两
导带的激励（中心磁壁）
odd/even excitation methods (continue 1)
odd/even excitation methods (continue 2)
奇模电容——奇模激励下，单根导带对地 的分布电容C0
C0＝C11＋2C12＝C22＋2C12 4.3-1
Ce (r ) ee Ce (1)
耦合微带特性计算方法
保角变换求出： Co (r ),Ce (r )
Co (1),Ce (1)
再使用4.3-3 、4.3-4 、4.3-29
阻抗、有效介质常数. 计算用图4.3-9
C22为导体1不存在 时的对地自电容
C12为接地板不存在 时的对地自电容
<1> 奇耦模分析方法——利用对称性
( odd/even excitation methods )
-V V=0 V
奇模激励(odd-mode excitation):
大小相同，方向相反的电流对耦合线两
导带的激励（中心电壁） 偶模激励(even-mode excitation): H=0
设电源时谐变化，由基尔霍夫定律有
dV1 jL1dzI1 jLmdzI2
平行耦合微带线结构
平行耦合微带线结构
平行耦合微带线结构是一种在微波电路中常用的传输线结构，它由两条平行的微带线组成，中间通过空气或介质隔开，形成一个电容耦合区域。
这种结构的特点是具有较高的阻抗匹配性能和较低的插入损耗，能够在高频段实现良好的信号传输。
它的工作原理基于电磁场的耦合理论，当信号在一条微带线上传输时，会在耦合区域产生电磁场，这个电磁场会耦合到另一条微带线上，从而实现信号的传输。
平行耦合微带线结构通常用于制作滤波器、阻抗匹配器、耦合器等微波器件。
它的设计需要考虑到微带线的宽度、间距、介质厚度等因素，以实现所需的阻抗匹配和频率响应。
同时，还需要考虑到制造工艺的可行性和成本等因素。
在实际应用中，平行耦合微带线结构可以通过光刻、蚀刻等微加工技术制作在电路板上，也可以采用 3D 打印等增材制造技术进行制作。
它具有结构简单、易于制造、性能稳定等优点，因此在微波电路中得到了广泛的应用。
微带线耦合器作用
微带线耦合器作用微带线耦合器是一种常见的电子器件，用于实现微带线之间的能量传输和信号耦合。
它在微波和射频系统中发挥着重要的作用。
本文将介绍微带线耦合器的工作原理和应用。
微带线耦合器是一种通过微带线结构实现能量耦合的器件。
它通常由微带线和耦合结构组成。
微带线是一种在印刷电路板（PCB）上制作的导线，具有宽度和长度的特定尺寸。
耦合结构用于将能量从一个微带线传输到另一个微带线。
微带线耦合器的工作原理是基于微带线上的电磁场耦合效应。
当电磁波在微带线上传播时，会在微带线附近产生电磁场。
这个电磁场会与相邻的微带线产生耦合作用，从而实现能量传输和信号耦合。
微带线耦合器有多种类型，包括微带线耦合带通滤波器、微带线耦合陷波滤波器和微带线耦合功分器等。
这些耦合器可以实现不同的功能，如频率选择、频率滤波和功率分配。
微带线耦合器的应用非常广泛。
它在微波通信、雷达系统和卫星通信等领域中得到了广泛的应用。
在微波通信中，微带线耦合器可以用于实现信号的耦合和分配，从而实现多通道通信。
在雷达系统中，微带线耦合器可以用于实现频率滤波和功率分配，提高雷达的性能。
在卫星通信中，微带线耦合器可以用于实现信号的耦合和频率选择，提高通信的质量和可靠性。
微带线耦合器具有很多优点。
首先，它的制造成本较低，可以通过标准的印刷电路板制造工艺来实现。
其次，微带线耦合器的尺寸较小，可以实现集成化设计。
此外，微带线耦合器具有较好的频率响应和耦合特性，能够实现高性能的信号传输和耦合。
然而，微带线耦合器也存在一些局限性。
首先，微带线耦合器的带宽有限，不能实现宽频带的耦合。
其次，微带线耦合器的耦合特性受到微带线尺寸和材料特性的影响，需要进行精确的设计和制造。
总结起来，微带线耦合器是一种常见的微波和射频器件，用于实现微带线之间的能量传输和信号耦合。
它具有广泛的应用领域，如微波通信、雷达系统和卫星通信等。
微带线耦合器具有制造成本低、尺寸小和频率响应好的优点，但也存在带宽有限和受尺寸和材料影响的局限性。
第三章 耦合微带
c 1 , vpo ( r ) 0 vpo ( r )C0 o r eo c 1 , vpe ( r ) 0 vpe ( r )C0 e r ee
ee
部分填充介质 耦合微带线奇 偶模相速不相 等：
vpo ( r ) vpe ( r )
• 奇偶模相速关系
KC K L K
v pe v po c
v po v pe
1 LC (1 K )
2
c
o e LC (1 K 2 )
均匀介质填充耦合微带 线，电磁耦合系数相等， 奇偶模相速/相移常数 相等
电子科技大学电子工程学院《微波集成电路》讲义
空气
引入等效介电常数e概念，将部分填充介质 r情况等效为均匀填充介质eo、 ee情况来 分析
eo
C0o r C0o 1
Z co ( r ) Z ce ( r )
Z co 1
C0e r ee C0e 1
eo
Z ce 1
ZCo 1 1 ；ZCe v poC0o v peC0e
C0o为奇模激励时，单根 线的分布参数电容
C0e为偶模激励时，单根 线的分布参数电容
电子科技大学电子工程学院《微波集成电路》讲义
3.3 耦合微带线
空气耦合微带线奇偶模特性阻抗的求解
1 1 ZCo(1) = ； v po (1) C0 o (1) c0 C0 o (1) ZCe(1) 1 1 v pe (1) C0 e (1) c0 C0 e (1)
方程中的符号问题？？
电耦合与磁耦合性 质不同决定了耦合微带线等效电路网络中的感应电流和感应 电子科技大学电子工程学院《微波集成电路》讲义 电压的正负关系
电磁场与电磁波实验10设计仿真微带线分支线定向耦合器
电磁场与电磁波实验实验报告姓名：学号：班级：上课时间：周二10-12节实验名称： 设计仿真微带线分支线定向耦合器一、 实验目的掌握微带分支线定向耦合器的设计方法；掌握用VOLTAIRE 进行仿真；二、 实验原理在一些电桥电路及平衡混频器等元件中，常用到分支线定向耦合器，微带二分支定向耦合器如下图所示，图中的字母G 、H 和数字1是各线段特性导纳的归一化值（对50欧姆阻抗对应的导纳值归一化），因各端口的导纳值相同，所以又称为等阻二分支定向耦合器。
H当功率由（1）臂输入时，（3）、（4）两臂有输出；理想情况下，（2）臂无功率输出，故（2）臂是隔离臂，（3）、（4）两臂的输出可按一定的比例分配，若（3）、（4）两臂的输出功率相同，都等于输入功率的一半，则成为3dB 定向耦合器或3dB 分支电桥。
利用奇偶模分析法，将上述电路在中心线A －A1处切开，此时可将两条线（1）－（4）及（2）－（3）从A －A1面分开来考虑，这样将四端口网络转换为二端口网络，上下是对称的。
所以利用各端口理想的匹配及（1）、（2）端口之间理想的隔离条件，得出下列公式：2221(1)3(2)41120lg 20lg (3)3G H u jG u u G C u GH +==-+==其中C称为定向耦合器的耦合度，u1、u3、u4分别为（1）口输入电压和（3）、（4）口输出电压，可见（3）口和（4）口的输出电压相位差90度，对与3dB 定向耦合器（C＝3dB）代入上式得：==G H1,三、实验要求设计3dB微带分支定向耦合器已知条件：微带线介质基片厚度h=1mm，εr＝9.6，中心频率f0＝3GHz，输入输出端口的通信的阻抗为50 欧姆。
指标要求：1）根据所给的已知条件计算出各段微带线的宽度和长度，画出电路原理图2）对电路原理图进行仿真并对各线段调谐，达到指标如下：当频偏臂f/f0=1.06(即频率范围2.8～3.2GHz)时：在中心频率处耦合度（S31模值）为2.9～3.1dBρ≤，方向性或隔离度（即S21的模值）≥17.5dB，两臂输入驻波比 1.3的不平衡度（即S31与S41的模值dB差）≤0.26dB。
耦合带状线及耦合微带线
4.3-14
4.3-15
ge
Z 0e
Le Ce
pe f
L (1 K L ) C (1 K C )
Z0
1 K L 1 K C
4.3-16
耦模激励状态 (continue 2)
由上述各种参数的关系可求得耦合线单位长 度自电容、自电感、互电感、互电容分别为:
C 1 [CO ( r ) Ce ( r )] 2
类似可解出偶模传输线方程为：
dVe dz
dI e dz
jC(1 kC )Ve jCeVe YeVe
耦模激励状态 (continue 1)
据此可求得偶模相速度、偶模波 导波长和偶模特性阻抗分别为：
pe
2 e
1 Le Ce
1 LC (1 K L )(1 K C )
4.3-6
B. 奇耦模方法（continue 4）
等效原理图4.3-5
Lm/Cm单位长度耦合电感/电容 L1/C1单线得分布电感/电容
B. 奇耦模方法（continue 5）
设电源时谐变化，由基尔霍夫定律有
dV jL1dzI1 jLmdzI2 1
dI1 jC1dzV1 jCmdz(V1 V2 )
2
4.3-19
4.3-20 4.3-21
go ge
Z 0o Z 0
f
1 1
Z0e Z0
1 1
4.3-22
均匀填充介质的对称线-TEM波(continue 2)
上面两式相乘有:
相除可解得：
Z0 Z0e Z0o 4.2-23
2
Z0e Z0o Z0e Z0o
微带谐振器电磁耦合特性的研究的开题报告
微带谐振器电磁耦合特性的研究的开题报告一、选题背景微波技术在通信、雷达、天文学、医疗等领域有着广泛的应用，而微带谐振器则是工作在微波频段的最基本元器件之一，其特性对于射频电路的设计和优化至关重要。
微带谐振器是一种集成化程度高、体积小、重量轻、成本低的微波元器件。
然而，与此同时，微带谐振器中的电磁耦合问题也展现出了其复杂性。
微带谐振器中的电磁耦合问题会导致谐振频率的偏移和谐振品质因数的下降，从而影响微带谐振器的性能和稳定性。
因此，本文选取了微带谐振器电磁耦合特性的研究为研究对象。
二、研究目标本文的研究目标是研究微带谐振器中电磁耦合现象的特性和机理，分析不同结构下的电磁耦合现象，通过分析谐振频率的偏移、品质因数的变化等指标来评估电磁耦合的影响，并提出相应的优化方法，进一步提高微带谐振器的性能和稳定性。
三、研究内容和方法研究内容：1. 分析微带谐振器结构及其工作原理；2. 探究微带谐振器中电磁耦合机理；3. 研究微带谐振器中电磁耦合现象特性，包括对谐振频率和品质因数的影响；4. 通过实验验证模拟结果；5. 提出相应的优化策略。
研究方法：1. 理论分析法：详细阐述微带谐振器的结构和工作原理，通过理论推导及模拟模型分析微带谐振器中电磁耦合的特性和机制；2. 数值模拟法：利用Ansoft HFSS或COMSOL等有限元软件建立三维模型，模拟微带谐振器中的电磁场分布及参数变化，为实验提供重要的参考和基础；3. 实验分析法：通过实验验证理论分析及数值模拟的结果，进一步分析微带谐振器的电磁耦合特性，在不同的操作条件及外界环境下对谐振频率和品质因数的影响。
四、研究意义充分研究微带谐振器中的电磁耦合现象，可以为微带谐振器的设计提供更为准确的参考，增强微带谐振器的整体性能和稳定性。
此外，研究结果还可以为微波场理论、谐振器、滤波器、放大器等电路元器件的设计、制造、测试以及相关领域的研究提供有益的参考和借鉴。
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带线或 垂直于 Ｐ Ｃ Ｂ平 面入 射时 ， 可 产 生较 强 的耦合 ， 且 平行 入 射 情况 比垂 直 Ｐ Ｃ Ｂ入 射 情况 在 微 带 线终 端激 励起 的峰值 电压 大 一倍 ； 幅度 为 １ ｖ ／ ｍ 的 电场在 微 带 线 上激 励 的 峰值 电压 可达
到ｍ Ｖ量 级 。
关键 词 ： 微 带线 ； 耦合 特 性 ； Ｂ Ｌ Ｔ方 程 ； 终 端响应 ； 峰值 电压
ｔ ｒ ｉ ｐ ｌ ｉ ｎ ｅ ｓ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｃ ｉ ｄ ｅ ｎ ｔ ｍ ｏ ｄ ｅ ｓ ， ｔ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｔ ｒ ｉ ｐ ｌ ｉ ｎ ｅ ｏ ｎ ｇ ｈ ｅ ｐ ｒ ｉ ｎ ｔ ｅ ｄ ｂ ｏ ａ ｒ ｄ （ Ｐ Ｃ Ｂ）ｉ ｓ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｎ ｅ ｄ
Ｐ Ｅ Ｎ Ｇ Ｑ ｉ ａ ｎ ｇ ， Ｚ Ｈ Ｏ Ｕ Ｄ ｏ ｎ ｇ — ｆ ａ ｎ ｇ ， ＷＡ Ｎ Ｇ Ｌ ｉ — ｐ ｉ ｎ ｇ ， Ｌ Ｉ Ｕ Ｑ ｉ — ｋ ｕ ｎ ， Ｒ Ａ Ｏ Ｙ ｕ — ｐ ｉ ｎ ｇ ， ＨＡ Ｎ Ｃ ｈ ｅ ｎ
（ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍｓ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ，Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｚ ｈ ｅ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ４ ５ ０ ０ ０ ２，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
ｅ ｑ ｕ ｉ ｖ ａ ｌ ｅ ｎ ｔ ｌ ｙ ｔ ｏ ａ ｌ ｏ ｓ ｓ ｙ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｌ ｉ ｎ ｅ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｐ ｌ ａ ｎ ｅ ｗａ ｖ ｅ ｖ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｉ ｓ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｅ ｑ ｕｉ ｖ ａ ｌ ｅ ｎ ｔ ｅ ｘ — ｃ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｉ ｓ ｓ ｏ ｌ ｖ ｅ ｄ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ＢＬ Ｔ ｅ ｑ ｕａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｕ ｐ ｌ ｉ ｎｇ ｔ ｅ ｒ ｍｉ ｎ ａ ｌ ｒ ｅ ｓ ｐｏ ｎ ｓ ｅ
ｂｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｗａ ｖ ｅ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｔ ｒ ｉ ｐ ｌ ｉ ｎ ｅ ｕ ｎ ｄｅ ｒ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｃ ｉ ｄ ｅ ｎ ｔ ｍｏ ｄ ｅ ｓ ， ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ —
摘要 ： 为分 析 不 同入 射方 式下 的 电磁 波 与微 带线 的耦 合特 性 问题 ， 将Ｐ Ｃ Ｂ板 上微 带线 等效 为
有耗 传输 线模 型 ， 对辐 照平 面波进 行 矢量 分 析 并求 解 等效 激 励 源 ， 利用 Ｂ Ｌ Ｔ方程 计 算 不 同入 射 方 式下 的电磁 波 与微 带线 的耦合终端 响应 ， 针对 仿真结 果开展 效应 实验验 证 ， 仿 真 与实验结 果 吻合较 好。研 究表 明 ， Ｂ Ｌ Ｔ方程 可有效地 解决 电磁 波与微 带线 的耦合 问题 ， 当电场平 行 于微
ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｖ ｅ ｒ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ｍａ ｄｅ ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ， ａ ｎ ｄ ｂ ｏ ｔ ｈ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ａ ｒ ｅ ｃ ｏ ｎ ｓ ｉ ｓ ｔ ｅ ｎ ｔ ．Ｓ ｔ ｕ ｄｉ ｅ ｓ ｈ ａ ｖ ｅ ｓ ｈ ｏ ｗｎ ｔ ｈ ａ ｔ ， ｔ ｈ ｅ ＢＬ Ｔ ｅ ｑ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ａ ｎ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ｓ ｏ ｌ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｕ ｐ ｌ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ —
中图分 类号 ： Ｔ Ｎ ０ １ １ ． ２ 文 献标识 码 ： Ａ 文 章编 号 ： １ ６ ７ １ — ０ ６ ７ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ ００ － ３ ６ — ０ ６
Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ａ ｎｄ Ｅｘ ｐｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎｔ ａ ｌ Ｖｅ ｒ ｉ ｉｃ ｆ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈｅ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ Ｃｏ ｕ ｐｌ ｉ ｎ ｇ Ｃｈａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈｅ Ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｔ ｒ ｉ ｐ Ｌｉ ｎｅ ｓ
ＤＯＩ ： １ ０． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ １ － ０ ６ ７ ３ ． ２ ０ １ ３ ． ０ １ ． ０ ０ ６
微 带 线 的 电磁耦 合 特 性 分 析及 实 验 验证
彭 强 ， 周 东方 ， 王利 萍 ， 刘起 坤 ， 饶 育萍 ， 韩 晨
（ 信 息 工 程 大 学 信 息 系 统 工程 学 院 ， 河南 郑州 ４ ５ ０ ０ ０ ２ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ： Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｃ ｏ ｕ ｐ ｌ ｉ ｎ ｇ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｂｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｗａ ｖ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈｅ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｓ —
第 １ ４卷 第 １ 期
２ ０ １ ３年 ２月
信 息 工 程 大 学 学 报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Ｖｏ １ ． １ ４ Ｎｏ ．１ Ｆｅ ｂ． ２ ０ｌ ３