耦合带状线及耦合微带线

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微波技术基础_3_微波集成传输线

微带线一、微带线中的模式
E、H — 空气中的场 E、H — r 1的介质中的场
北京交通大学
Beijing Jiaotong University
14
介质与空气分界面处，电场强度、磁场强度的切向分量应该连续，即：
E x Ex E z Ez
H x Hx H z Hz
五、微带线的色散特性与尺寸选择（一）微带线的色散特性
当频率较高时，色散的影响不能忽略，在计算Zc， vp，g，re 时要考虑色散的影响。 f为工作频率， f0为某一固定频率，当f< f0时，色散影响可忽略不计。 Zc 0.95 f0 1 ( r 1) 4 h
微带线
北京交通大学
Beijing Jiaotong University
27
3.2 微带线
3.3 耦合微带线
3.4 共面波导
耦合微带线
北京交通大学
Beijing Jiaotong University
28
• 耦合微带线：由一对或多对相互靠近的微带线组成，微带线之间有电磁耦合现象。 • 耦合微带线广泛应用于定向耦合器、滤波器及阻抗匹配网络中。对称耦合微带线指相耦合的两个微带具有相同的结构和填充介质。
33
在介质基片的一面上制作出中心导带，并在紧邻中心导带的两侧制作出地板，而介质基片另一面没有导体层覆盖。
rr
为了使电磁场更集中于中心导体带和接地板所在面的空气和介质的交界处，应采用高介电常数的材料作为介质基片。
共面波导
北京交通大学
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Z（） 1 ce 1 Z ce vpeC （ ee e r）

耦合带状线及耦合微带线

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 )
是由于假设系统传TEM波，故
pe p 0 p
由4.3-1 4.3-2 和图4.3-4 可见 C0 >Ce 所以 Z0e>Z0o
C
r
B. 奇耦模方法
由等效图奇耦模激励的场可用电(奇)/磁(偶)壁切分成两半. 只需分别分析单根奇模(电壁边界)/偶模 (磁壁边界)线特性,再迭加即可得到总场的解四端口网络(转化为)两端口网络(可用传输线分析)
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
dV2 jL1dzI2 jLmdzI1
dI2 jC1dzV2 jCmdz(V2 V1 )
B. 奇耦模方法（continue 6）
同除dz，注意到L1＝L C＝C1+Cm 即有4.3-9式

dV1 dz

微带线(microstrip)和带状线(stripline)

微带线(microstrip)和带状线(stripline)微带线剖面图适合制作微波集成电路的平面结构传输线。

与金属波导相比，其体积小、重量轻、使用频带宽、可靠性高和制造成本低等；但损耗稍大，功率容量小。

60年代前期，由于微波低损耗介质材料和微波半导体器件的发展，形成了微波集成电路，使微带线得到广泛应用，相继出现了各种类型的微带线。

一般用薄膜工艺制造。

介质基片选用介电常数高、微波损耗低的材料。

导体应具有导电率高、稳定性好、与基片的粘附性强等特点。

两个方面的作用在手机电路中，一条特殊的印刷铜线即构成一个电感微带线，在一定条件下，我们又称其为微带线。

一般有两个方面的作用：一是它把高频信号能进行较有效地传输；二是与其他固体器件如电感、电容等构成一个匹配网络，使信号输出端与负载很好地匹配。

1.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。

微带线2.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应和电介质损耗，这些都会影响传输线的特征阻抗。

按照传输线的结构，可以将它分为微带线和带状线。

在PCB的特性阻抗设计中，微带线结构是最受欢迎的，因而得到最广泛的推广与应用。

最常使用的微带线结构有4种：表面微带线（surfacemicrostrip）、嵌入式微带线（embedded microstrip）、带状线（stripline）、双带线（dual-stripline）。

2.微带线是位于接地层上由电介质隔开的印制导线，它是一根带状导线(信号线)．与地平面之间用一种电介质隔离开。

印制导线的厚度、宽度、印制导线与地层的距离以及电介质的介电常数决定了微带线的特性阻抗。

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。

第9次第四章微波集成传输线微带线耦合传输线

侧边耦合带状线
宽边耦合带状线
耦合微带线
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二. 耦合线理论的奇偶模分析方法
1. 耦合线理论：
对于耦合带状线和耦合微带线可采用三线耦合器来表示：
三线耦合结构
等效电容网络
C12表示两个两个带状导体之间的互电容，C11和C22分别表示每个带状导体和地之间的电容。如果两个带状导体尺寸相同且相对于接地导体的位置完全相同构成对称耦合线 C11=C22 ，耦合传输线的特性参量将会有这三个电容来计算。此三个电容可转化为： Ce , Co ，这就是耦合线理论的奇偶模分析方法。
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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。
t 2h W (1 ln ) We h h t t 4 W h W (1 ln ) t h h
W 1 h 2 W 1 h 2
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（2）综合：
综合问题
首先，判断参数A：
1/ 2
已知:Z , r
a 0
求解 W /h
1 ( V V ) Ve 2 1 2 V 1 e (V V ) 1 2 2
1 ( V V ) 1 2 V0 2 V 1 0 (V V ) 1 2 2
c d
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微带线理论

在低频，基于准TEM模所计算的Zc、A是相当精确的，但是在高频端场的纵向分量变得明显，必须予以考虑。高频效应导致了色散现象，即微带线的阻抗和有效介电常数将随工作频率的变化而变化。图3.29是微带线特性阻抗随 W h 变化的曲线(宽带近似 W h 1 )，图3.30是微带线特性阻抗随 W h 变化的曲线(窄 W 带近似， h 1 )，这些曲线以 r 为参变量，它们是根据惠勒的精确解计算的。
(0 ) min (0 ) min h min , 2 r 4 r 1 w (0 ) min 0.4h 2 r
(3-2-18)
第3章微波集成传输线
实际应用中, 常用的基片厚度一般在0.008～0.08 mm 之间，且都用金属屏蔽盒，从而不受外界干扰。金属屏蔽盒的高度取为H≥(5～6)h，接地板的宽度取为a≥(5～6)w。目前，混合微波集成电路(HMIC)和单片微波集成电路(MMIC)中最常用的平面传输线就是微带线。它易于与其他无源微波电路和有源微波器件连接，也易于实现微波系统的集成化。微带线的加工一般有两种方法，一种是采用双面聚四氟乙烯(εr=2.1，tanδ=0.0004)或聚四氟乙烯玻璃纤维 (εr=2.55，tanδ=0.008)敷铜板，光刻腐蚀做成电路。再一种就是在纯度为99.8%的氧化铝陶瓷(εr=9.5～10， tanδ=0.0003)基片上用真空镀膜技术做成电路。
图3.27微带线结构(a) 微带线结构; (b) 微带线的场结构
第3章微波集成传输线
微带线是在介质基片的一面制作导体带，另一面制作接地金属平板而构成。微带线是半开放系统，虽然接地金属板可以帮助阻挡场的泄露。但导体带会带来辐射。所以微带线的缺点之一是它有较高损耗并与邻近的导体带之间容易形成干扰。微带线的损耗和相互干扰的程度与介质基片的相对介电常数 εr有关，如果εr增大，可以减小损耗和相互干扰的程度，所以常用的介质基片是介电常数高、高频损耗小的材料，例如氧化铝陶瓷（εr=9.5~10，tanδ=0.0002）。微带线板的种类：常用的有99%的氧化铝陶瓷、石英、蓝宝石、聚四氟乙烯玻璃纤维等。

带状线和微带线

由于其结构简单，易于制作和加工，因此微带线在微波集成电路中占据了主导地位。
微带线还具有低辐射、低损耗和高可靠性等优点，因此在无线通信、雷达、电子战等领域得到了广泛应用。
微带线的应用场景
微带线在微波和毫米波频段的应用非常广泛，如卫星通信、雷达、电子战、高速数字信号处理等领
域。
在微波集成电路中，微带线被用作信号传输线、元件和电路之间
带状线和微带线
目录
• 带状线介绍 • 微带线介绍 • 带状线和微带线的比较 • 带状线和微带线的制作工艺 • 带状线和微带线的未来发展
01 带状线介绍
带状线的定义
定义
01
带状线是一种传输线结构，由一条金属带和两侧的接
地面构成。
结构
02 金属带通常由铜、铝或其它导电材料制成，宽度和厚
度根据需要而定。接地面通常为金属板或导电层。
制作过程中需要严格控制工艺参数，如温度、压力、时间等，以确保导体和绝缘层的厚度、宽度以及间距的精度。
尺寸缩小与精度控制
随着通信技术的发展，对带状线和微带线的尺寸和精度要求越来越高，需要不断提高制作工艺的精度和稳定性。
可靠性问题
带状线和微带线在制作和使用过程中可能会受到环境因素的影响，如温度、湿度、机械应力等，需要采取措施提高其可靠性。
导体制作
利用电镀或溅射技术在光刻胶保护下形成导带，去除光刻胶后得到微带线导体。
表面处理
对微带线导体表面进行清洗、干燥和保护处理，确保其具有良好的导电性能和稳定性。
制作工艺的难点和挑战
材料选择与制备
带状线和微带线对材料的要求较高，需要选择合适的导电材料和绝缘材料，并确保其性能稳定可靠。
制程控制

Ch26耦合带状线31页PPT

电壁(奇对称轴) Co=Cp+Cf+Cg
C f/2 C p /2
2 C f'
2 C f' C p /2 C f/2
C f/2 C p /2
C p /2 C f/2
C f/2 C p /2
2 C f'
2 C f' C p /2 C f/2
C f/2 C p /2
Cg C p /2 C f/2
(a) even mode
偶模激励是磁壁——偶对称轴。奇模激励是电壁——奇对称轴从图明显看出：
C
＞
g
C
f
'
C0＞ Co
Zoe＞ Zoo
(26-14)
耦合传输线中偶模阻抗大于奇模阻抗，这是重要的物理概念。
三、奇偶模方法的深入基础
1. 奇偶模的网络基础
磁壁(偶对称轴) Ce=Cp+Cf+Cf’
耦合传输线的耦合(Coupling)表现在矩阵有非对角项。“奇偶模方法”的核心是解偶，它来自“对称和反对称”思想。
例如，任意矩阵(matrix)可以分解成对称与反对称矩阵之和
[A ]1{[A ][A ]T}1{[A ][A ]T}
2
2
(26-4)
完全类似
V1 V2
12(V1 12(V1
V2)
二、奇偶模分析方法
V1
V
2
V e
V
e
V0
V0
I1
I
2
Ie
I
e
I0
I
0
(26-8)
其中关系是
Ve 12(V1 V2) 1
V0 2(V1 V2)

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;

第三章耦合微带

3.3 耦合微带线
奇偶模法分析耦合微带线
均匀介质耦合微带线分布参数电路方程
U1 I I L 1 LM 2 0 z t t I1 U U 2 C 1 CM 0 z t t （I） U 2 I I L 2 LM 1 0 z t t I 2 U 2 U1 C CM 0 z t t
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；考虑理想TEM波耦合微带在奇偶模激励下的情况（1）先考虑空气耦合微带线，部分介质填充情况引入填充因子来考虑；（2）忽略传输损耗；（小尺寸电路）；（3）忽略高次波型影响，线间为纯TEM波耦合（类似于静电耦合和静磁耦合），可完全有互电感和互电容表示；（4）仅仅考虑奇偶模激励情况，其他情况可看做奇偶模情况的迭加耦合关系： CM KCC , LM KM L ; • KC：电容耦合系数，KL：电感耦合系数； • L和C为考虑另一根线存在但未被激励时，单根线的分布参数电感和分布参数电容。电子科技大学电子工程学院《微波集成电路》讲义
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
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
• 奇偶模特性阻抗关系
Z Ce .Z Co
L 1 K 2 1 K ZC C 1 K 1 K

空气耦合微带线

空气耦合微带线空气耦合微带线是一种用于传输微波信号的传输线，具有低损耗、高带宽和易于制造等优点。

下面将详细介绍空气耦合微带线的结构、工作原理、特点以及应用。

一、空气耦合微带线的基本结构空气耦合微带线是一种传输线，其基本结构包括两根平行的金属导线和一个空气腔体。

金属导线通常由铜、铝或钢等导电材料制成，具有较高的电导率。

空气腔体则由非导电材料制成，如聚乙烯或聚四氟乙烯等。

二、空气耦合微带线的工作原理空气耦合微带线的工作原理基于空气腔体对微波信号的限制作用。

当微波信号在金属导线中传输时，它会感应出相应的磁场和电场。

由于空气腔体的存在，这些磁场和电场会被限制在腔体内部，从而避免了信号的辐射损失。

同时，由于空气的介电常数接近于1，因此空气耦合微带线的传播速度接近于光速，使得信号能够在传输线上快速传输。

三、空气耦合微带线的特点1. 低损耗：由于空气耦合微带线采用空气作为传输介质，因此具有较低的介质损耗。

与常用的同轴电缆相比，空气耦合微带线的传输损耗更低，适用于长距离传输。

2. 高带宽：空气耦合微带线的带宽范围很宽，可以从几百兆赫兹到几十吉赫兹。

这使得空气耦合微带线适用于各种不同的应用场景，如无线通信、雷达和电子对抗等。

3. 易于制造：空气耦合微带线的制造过程相对简单，成本较低。

此外，由于其体积较小，因此易于集成到各种不同的系统中。

4. 抗电磁干扰：由于空气耦合微带线对外部电磁干扰的免疫力较强，因此适用于各种恶劣的电磁环境中。

5. 灵活的设计：空气耦合微带线的结构灵活可变，可以根据不同的应用需求进行定制。

例如，可以通过改变金属导线的形状、尺寸和排列方式来优化传输性能。

四、空气耦合微带线的应用由于具有上述优点，空气耦合微带线在许多领域都有广泛的应用，包括：1. 无线通信：空气耦合微带线可用于基站、无线局域网和卫星通信等无线通信系统中。

它能够提供低损耗、高速率的数据传输，并适应各种不同的环境条件。

2. 雷达和电子对抗：空气耦合微带线可用于雷达天线和电子对抗系统中。

微波技术与天线必考知识点复习

微波技术与天线必考知识点复习微波必考知识点复习1、微波是一般指频率从300M至3000GHz范围内的电磁波，其相应的波长从1m 至0.1mm。

从电子学和物理学的观点看，微波有似光性、似声性、穿透性、非电离性、信息性等重要特点。

2、导行波的模式，简称导模，是指能够沿导行系统独立存在的场型，其特点是：（1）在导行系统横截面上的电磁波呈驻波分布，且是完全确定的。

这一分布与频率无关，并与横截面在导行系统上的位置无关；（2）导模是离散的，具有离散谱；当工作频率一定时，每个导模具有唯一的传播常数；（3）导模之间相互正交，彼此独立，互不耦合；（4）具有截止特性，截止条件和截止波长因导行系统和因模式而异。

3、广义地讲，凡是能够导引电磁波沿一定的方向传播的导体、介质或由它们组成的导波系统，都可以称为传输线。

若按传输线所导引的电磁波波形（或称模、场结构、场分布），可分为三种类型：（1）TEM波传输线，如平行双导线、同轴线、带状线和微带线，他们都是双导线传输系统；（2）TE波和TM波传输线，如矩形、圆形、脊形和椭圆形波导等，他们是由金属管构成的，属于单导体传输系统；（3）表面波传输系统，如介质波导（光波导）、介质镜象线等，电磁波聚集在传输线内部及其表面附近沿轴线方向传播，一般是TE或TM波的叠加。

对传输线的基本要求是：工作频带宽、功率容量大、工作稳定性好、损耗小、易耦合、尺寸小和成本低。

一般地，在米波或分米波段，可采用双导线或同轴线；在厘米波段可采用空心金属波导管及带状线和微带线等；在毫米波段采用空心金属波导管、介质波导、介质镜像线和微带线；在光频波段采用光波导（光纤）。

以上划分主要是从减少损耗和结构工艺等方面考虑。

传输线理论主要包括两方面的内容：一是研究所传输波形的电磁波在传输线横截面内电场和磁场的分布规律（也称场结构、模、波型），称横向问题；二是研究电磁波沿传输线轴向的传播特性和场的分布规律，称为纵向问题。

横向问题要通过求解电磁场的边值问题来解决；各类传输线的纵向问题却有很多共同之处。

微波射频笔记3.微带线与带状线介绍

微带线1.随便介绍一下①用途：微带功分器、微带耦合器、微带滤波器、PCB板布线、微带天线...②优点：易于有源、无源电路集成③走线原则：①尽量短②尽量平滑③尽量正交微带布线的弯曲，宽度突变，接头处会引入寄生电抗，影响匹配，可以通过去处一部分导体来实现补偿，可借鉴下图：2.选用指南微带板导体一般选用金银铜这三种，最常用的铜箔厚度有35um和18um两种。

铜箔越薄,越易获得高的图形精密度,所以高精密度的微波图形应选用不大于18um的铜箔。

目前的铜箔类型有压延铜箔和电解铜箔两类。

压延铜箔较电解铜箔更适合于制造高精密图形,所以在材料订货时,可以考虑选择压延铜箔的基材板。

压延法制造的铜箔要求铜纯度高(一般≥99.9%)，铜箔弹性好，适用于挠性板、高频信号板等高性能PCB的制造，在产品说明书中用字母“W”表示。

电解铜箔则用于普通PCB的制造，铜的纯度稍低于压延法所用的铜纯度(一般未99.8%)，并用字母“E”表示3.高段位玩法在射频微波电路中，微带线结构可以模拟实现集总参数元件；若传输线长度＜λ/8，则给定频率时，L正比于Z0，C反比于Z0，若使Z0很大，则L很大，C 很小以至于可以忽略。

故串联电感可用高阻抗微带线代替，同理并联电容可用低阻抗微带线实现。

如上图，一段半波长微带线跨接在主传输线上，两端开路，其中长度＜λ/4的相当于电容，而＞λ/4的相当于电感。

带状线1.结构：一般是微带线上在盖一层相同厚度的基板，上下都接地，也可以看成是同轴线的一种；带状线也支持高阶TM模和TE模，因此需要避免，可采用：一、短路螺钉将上下两面地短路；二、两平面间距离小于λ/4。

2.用途：常用于耦合器3.优点：封闭的电磁场，故损耗比微带线小，相同频率下比微带更小型化；4.其余各项要求性能与微带线相似。

第三章耦合微带

➢ 考虑理想TEM波耦合微带在奇偶模激励下的情况（1）先考虑空气耦合微带线，部分介质填充情况引入填充因子来考虑；（2）忽略传输损耗；（小尺寸电路）；（3）忽略高次波型影响，线间为纯TEM波耦合（类似于静电耦合和静磁耦合），可完全有互电感和互电容表示；（4）仅仅考虑奇偶模激励情况，其他情况可看做奇偶模情况的迭加
3.3 耦合微带线
耦合微带线分析方法考虑
➢ 耦合微带线上TEM波传播情况复杂，是两列相互耦合的TEM波传输，电磁分布情况复杂；
➢ 复杂的电磁问题简化为多个简单问题的迭加—— （迭加方法：比如利用傅里叶级数分析非正弦波、利用泰勒级数分析非线性线性问题等）
➢ 复杂分布参数电路的奇偶模分析方法：
（1）利用电路结构对称性，分别对电路馈以反对称激励（偶模激励和奇偶激励），得到不同的、具有对称特性的电磁场分布
ee
C0e r C0e 1
Zco ( r )
Zco 1
eo
1
vpo ( r )C0o
r
,
vpo (r )
c0 eo
Zce ( r )
Zce 1
ee
1 ,
vpe (r )C0e r
vpe (r )
c0 ee
部分填充介质耦合微带线奇偶模相速不相等：
vpo (r ) vpe (r )
Z
0 C
1+K
Z
0；
C
ZCo
ZC
Z
0 C
ZCe
ZCo ZCe =ZC 2；
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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

3.3 耦合带状线和耦合微带线

Ve Y11 Y22 2Y12 Vo
Y11 Y22
特别对于对称耦合传输线Y11＝Y22，有
I e Y0 e Io 0 0 Ve Y0 o Vo
1、奇偶模分析方法
其中
1 Y (Y Y22 2Y12 ) oe 2 11 Y 1 (Y Y 2Y ) 22 12 oo 2 11
完全类似
[ A] 1 2 {[ A] [ A] }
T
1 2
{[ A] [ A] }
T
1 1 (V V2 ) (V V2 ) 2 1 V1 2 1 V2 1 (V V ) 1 (V V ) 2 2 2 1 2 1
分别是偶模导纳和奇模导纳，这种做法把互耦问题化成两个独立问题--从数学上而言，也即矩阵对角化的方法，从几何上而言，则对应坐标旋转的方法。
I e Y0 eVe I o Y0 oVo
1、奇偶模分析方法
在技术方面习惯常用阻抗
1 Z 0e Y 0e Z 1 0o Y0 o
1、奇偶模分析方法
我们定义
1 (V1 V2 ) Ve 2 Vo 1 (V V ) 2 2 1
分别为偶模激励和奇模激励。偶模(even mode)激励——是一种对称激励；奇模(odd mode)激励——是一种反对称激励。
1、奇偶模分析方法
r
K为耦合系数
1、奇偶模分析方法
这样就可以得到
I e 1 1 I o 2 1 1 Y11 1 Y12 Y12 1 Y22 1 1 Ve 1 Vo

第9次第四章微波集成传输线微带线耦合传输线

3. 偶模激励(even-mode excitation):
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
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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
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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。
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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

微带线和带状线

微带线和带状线(microstrip and stripline)(2008-06-07 16:06:09)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微带线速度块，抗干扰能力弱，带状线速度慢些，抗干扰能力强些因为微带线一面是FR4（或者其他电介质）一面是空气（介电常数低）因此速度很快，利于走对速度要求高的信号（例如差分线，通常为高速信号，同时抗干扰比较强）带状线两边都有电源或者地层，因此阻抗容易控制，同时屏蔽较好，但是信号速度慢些。

通常同样的介质条件微带线的损耗小（线宽），带状线的损耗大（线细，有过孔）。

当设计一个电路板时，首先要考虑的是需要多少布线层(routing layer)及电源平面（在可接受的成本价格内）。

层数之决定在于功能规格、杂讯免疫力、信号分类、需布线之net、trace数目、阻抗之控制、VLSI元件密度、汇流排之布线，等等。

适当使用microstrip及stripline方式以在PCB层面压制射频辐射。

在PCB内之平面（Ground或VCC）是压制PCB内Common-mode RF之重要方法之一，理由是这平面会降低高频电源分布阻抗(power distribution impedance)。

Microstrip:指PCB之外层的trace,经一介电物质邻接一整平面（solid plane）. Microstrip方式提供PCB上之RF压制，同时也可容许比sctripline较快之clock及逻辑讯号。

此较快之clock及逻辑讯号是因为较小之耦合电容及较低之空载传输延迟。

耦合带状线及耦合微带线

Ce=C11=C12 4.3-2
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

微带线(microstrip)和带状线(stripline)

微带线(microstrip)和带状线(stripline)微带线剖面图适合制作微波集成电路的平面结构传输线。

与金属波导相比，其体积小、重量轻、使用频带宽、可靠性高和制造成本低等；但损耗稍大，功率容量小。

60年代前期，由于微波低损耗介质材料和微波半导体器件的发展，形成了微波集成电路，使微带线得到广泛应用，相继出现了各种类型的微带线。

一般用薄膜工艺制造。

介质基片选用介电常数高、微波损耗低的材料。

导体应具有导电率高、稳定性好、与基片的粘附性强等特点。

两个方面的作用在手机电路中，一条特殊的印刷铜线即构成一个电感微带线，在一定条件下，我们又称其为微带线。

1.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。

按照传输线的结构，可以将它分为微带线和带状线。

在PCB的特性阻抗设计中，微带线结构是最受欢迎的，因而得到最广泛的推广与应用。

最常使用的微带线结构有4种：表面微带线（surfacemicrostrip）、嵌入式微带线（embedded microstrip）、带状线（stripline）、双带线（dual-stripline）。

2.微带线是位于接地层上由电介质隔开的印制导线，它是一根带状导线(信号线)．与地平面之间用一种电介质隔离开。

印制导线的厚度、宽度、印制导线与地层的距离以及电介质的介电常数决定了微带线的特性阻抗。

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。

耦合带状线及耦合微带线

微波技术基础_3_微波集成传输线

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3.3 耦合带状线和耦合微带线

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