微带线不连续性专题培训课件
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直流、低频电路由R、L、C等集总元件构成，由集总参数方法
分析和设计
• 电路中可明确区分出R、L、C；电路为由R、L、C元件构成的网络；
• 不用过多考虑传输线——导线形状尺寸和信号通过的损耗和相移；
• 相对于工作波长，电路尺寸小，信号通过附加路劲相移可忽略
微波电路由分布参数方法分析和设计
• 电路不能明确区分出R、L、C；电路严格地分析实际上是求解电磁场边 值问题；
微带电路已成为微波混合集成电路的主要形式
微带传输线半开放结构便于集成固态器件和调试 微带线良好传输特性
(1)工作频率＜最低上限频率，可实现单模传输 (2)弱色散特性 (3)准确地设计分析方法 (4)精确的加工工艺 低成本，批量化
3.2微带集成路中的不连续性
3.2.1概述
微波电路及不连续性
3.2.3微带间隙
奇偶模法分析微带间隙 • 偶模激励：
Ce 2C1 • 奇模激励：
Co C12C12
3.2.4微带线的阶梯跳变
微带线阶梯阶梯跳变应用
阶梯阻抗变换； 高低阻抗低通滤波器; ……
3.2.4微带线的阶梯跳变
微带线阶梯跳变等效电路
•两条不同导带宽度微带线的连接处，较 宽微带线局部被截断 •在连接处宽条带电流线连续地向窄条带 聚集，宽条带截断区面电流密度变小， 面电荷密度减小，低特性阻抗线的电流 密度变小。 •微带阶梯跳变处，电能减少，磁能增加； 阶梯跳变呈感性，可由电感等效
（1）不连续性的性质可由分布参数等效电路方法确定 （2）分布参数元件值由准静态分析方法确定 （3）现代数值计算方法可准确确定不连续性特性
3.2.1 概述
微带集成电路中不连续性种类
微带开路端/端节线； 微带线的阶梯跳变； 微带间隙； 微带线的拐角； 微带线T接头； 微带线十字接头;
可实现L、C功能 (——不是简单、独立的L、C )
由微波传输线段构成的、体现“电抗集中效应”的微波电
路网络通常被称作微波电路的“不连续性”
“不连续性”概念和传输线行波传输状态相对；
不连续性区域将产生反射；
不连续性区域将发生能量的存储； 不连续性区域将产生相移
确定不连续性性质
3.2.1 概述
是介于0.7-1.07之间的常数，h是基片厚度
3.2.3微带间隙
微带间隙及其等效电路
Π-型电容网络
特性：
• 由于两条微带截断端相互影响，C1≠COC ； • 间距s越大， C12越小， C1就越接近COC； • 间距s越小， C12越大， C1就越小； • s : 0→∞， C1：0 → COC ， C12 ：∞ → 0
1
jC0c
ZC
ZL ZC
jZC jZL
tan( tan(
l) l)
|ZL
jZ
=
C
cot(
l)
C0c
1
ZC
tan(
l)
l ZC
3.2.2微带线的开路端/截断端
微带线开路端/截断端的等效电路 测量法确定微带开路端等效理想开路线长度
•微带阶梯跳变处，电界面和几何界面不 一致。电界面向宽条带偏移
3.2.4微带线的阶梯跳变
波导模拟法定性分析微带线阶梯跳变 （1）将微带线用平板波导等效
• 特性阻抗相同:Zc
• 相位常数相同: 00e
• 基片厚度等于板间距:h
ZC
1 vp C0
1
1
00e
•测量出一段长为l 、两端开路微带线谐振频率和谐振波长
（半波长谐振器）
g l 2l
2
l g l
42
•所 测 得 的 谐 振 波 长 g 和 微 带 TEM 波 波 长 gTEM不同,两者关系可表示为：
1
g
1
gTEM
1
(
h gTEM
)2
目录
3.1 概述 3.2 微带集成电路中的不连续性 3.3耦合微带线定向耦合器 3.4微带线三端口功率分配器 3.5微带分支线定向耦合器和微带环形电桥 3.6微波集成滤波器
3.1 概述
微波集成电路发展——小型化、低电压、高可靠性，低成本
二次世界大战期间，主要采用波导立体电路； 1950s,平面传输线概念被提出； 1960s, 带状线、微带线问题解决，微波集成电路（MIC）开始发展; 1970s,氧化铝基片和薄膜工艺发展，使得MIC进入高速发展期； 1980s, MIC基本成熟。
3.2.2微带线的开路端/截断端
微带线开路端/截断端的应用
λ/4开路线; 微带到波导探针过渡; 微带线匹配枝节; ……
3.2.2微带线的开路端/截断端
微带线开路端/截断端的等效电路 微带开路端实际等效为RLC终端
•开路端末将出现过剩电荷，过剩电流，辐射能量； •过剩电荷是主要的
通常，微带开路端可由一个可等效电容或一段 理想开路线
微波电路实际上是由多个不连续性构成而实现特 定功能的电路；
微波“不连续性”的分析方法：
严格的场方法(——数值方法) 分布参数等效电路法(——TEM波传输线)
3.2.1 概述
微带不连续性是构成微带电路的基本单元 微带不连续性是实现微带线路功能的基本单元，微带电路
实际上是由多个不连续性级联构成的 微带电路不连续性采用“场”、“路”结合的方法分析
• 需考虑传输线传播特性： （1）传播模式；（2）阻抗；（3）相移
传输线的材料、结构、尺寸
3.2.1 概述
微波电路由分布参数方法分析和设计
• 微波电路可等效为分布参数电路网络
分布参数元件L、C由不同传输线段实现
微波频率高，电路所ຫໍສະໝຸດ BaiduL、Ｃ元件值小
不同传输线段具有不同的“电抗集中效应”（电场、磁场集中），
(1970s起 )
MMIC
波导立体
平面混合
电路
集成电路
SOC
MCM
第一代 (1940s起 ）
第二代 (1960s起 )
(1990s起 ) 第三代
第四代 21世 纪
3.1概述
微波混合集成电路定义：
在氧化铝陶瓷、蓝宝石、铁氧体以及复合介质等绝缘介质衬底上，采用 薄膜或厚膜技术制作出微波集成传输线和分布参数电路，并与带封装的 或裸芯片固态器件、片式元件（电阻、电容或电感）组合在一起，构成 具有完整电路或系统功能的集成电路
分析和设计
• 电路中可明确区分出R、L、C；电路为由R、L、C元件构成的网络；
• 不用过多考虑传输线——导线形状尺寸和信号通过的损耗和相移；
• 相对于工作波长，电路尺寸小，信号通过附加路劲相移可忽略
微波电路由分布参数方法分析和设计
• 电路不能明确区分出R、L、C；电路严格地分析实际上是求解电磁场边 值问题；
微带电路已成为微波混合集成电路的主要形式
微带传输线半开放结构便于集成固态器件和调试 微带线良好传输特性
(1)工作频率＜最低上限频率，可实现单模传输 (2)弱色散特性 (3)准确地设计分析方法 (4)精确的加工工艺 低成本，批量化
3.2微带集成路中的不连续性
3.2.1概述
微波电路及不连续性
3.2.3微带间隙
奇偶模法分析微带间隙 • 偶模激励：
Ce 2C1 • 奇模激励：
Co C12C12
3.2.4微带线的阶梯跳变
微带线阶梯阶梯跳变应用
阶梯阻抗变换； 高低阻抗低通滤波器; ……
3.2.4微带线的阶梯跳变
微带线阶梯跳变等效电路
•两条不同导带宽度微带线的连接处，较 宽微带线局部被截断 •在连接处宽条带电流线连续地向窄条带 聚集，宽条带截断区面电流密度变小， 面电荷密度减小，低特性阻抗线的电流 密度变小。 •微带阶梯跳变处，电能减少，磁能增加； 阶梯跳变呈感性，可由电感等效
（1）不连续性的性质可由分布参数等效电路方法确定 （2）分布参数元件值由准静态分析方法确定 （3）现代数值计算方法可准确确定不连续性特性
3.2.1 概述
微带集成电路中不连续性种类
微带开路端/端节线； 微带线的阶梯跳变； 微带间隙； 微带线的拐角； 微带线T接头； 微带线十字接头;
可实现L、C功能 (——不是简单、独立的L、C )
由微波传输线段构成的、体现“电抗集中效应”的微波电
路网络通常被称作微波电路的“不连续性”
“不连续性”概念和传输线行波传输状态相对；
不连续性区域将产生反射；
不连续性区域将发生能量的存储； 不连续性区域将产生相移
确定不连续性性质
3.2.1 概述
是介于0.7-1.07之间的常数，h是基片厚度
3.2.3微带间隙
微带间隙及其等效电路
Π-型电容网络
特性：
• 由于两条微带截断端相互影响，C1≠COC ； • 间距s越大， C12越小， C1就越接近COC； • 间距s越小， C12越大， C1就越小； • s : 0→∞， C1：0 → COC ， C12 ：∞ → 0
1
jC0c
ZC
ZL ZC
jZC jZL
tan( tan(
l) l)
|ZL
jZ
=
C
cot(
l)
C0c
1
ZC
tan(
l)
l ZC
3.2.2微带线的开路端/截断端
微带线开路端/截断端的等效电路 测量法确定微带开路端等效理想开路线长度
•微带阶梯跳变处，电界面和几何界面不 一致。电界面向宽条带偏移
3.2.4微带线的阶梯跳变
波导模拟法定性分析微带线阶梯跳变 （1）将微带线用平板波导等效
• 特性阻抗相同:Zc
• 相位常数相同: 00e
• 基片厚度等于板间距:h
ZC
1 vp C0
1
1
00e
•测量出一段长为l 、两端开路微带线谐振频率和谐振波长
（半波长谐振器）
g l 2l
2
l g l
42
•所 测 得 的 谐 振 波 长 g 和 微 带 TEM 波 波 长 gTEM不同,两者关系可表示为：
1
g
1
gTEM
1
(
h gTEM
)2
目录
3.1 概述 3.2 微带集成电路中的不连续性 3.3耦合微带线定向耦合器 3.4微带线三端口功率分配器 3.5微带分支线定向耦合器和微带环形电桥 3.6微波集成滤波器
3.1 概述
微波集成电路发展——小型化、低电压、高可靠性，低成本
二次世界大战期间，主要采用波导立体电路； 1950s,平面传输线概念被提出； 1960s, 带状线、微带线问题解决，微波集成电路（MIC）开始发展; 1970s,氧化铝基片和薄膜工艺发展，使得MIC进入高速发展期； 1980s, MIC基本成熟。
3.2.2微带线的开路端/截断端
微带线开路端/截断端的应用
λ/4开路线; 微带到波导探针过渡; 微带线匹配枝节; ……
3.2.2微带线的开路端/截断端
微带线开路端/截断端的等效电路 微带开路端实际等效为RLC终端
•开路端末将出现过剩电荷，过剩电流，辐射能量； •过剩电荷是主要的
通常，微带开路端可由一个可等效电容或一段 理想开路线
微波电路实际上是由多个不连续性构成而实现特 定功能的电路；
微波“不连续性”的分析方法：
严格的场方法(——数值方法) 分布参数等效电路法(——TEM波传输线)
3.2.1 概述
微带不连续性是构成微带电路的基本单元 微带不连续性是实现微带线路功能的基本单元，微带电路
实际上是由多个不连续性级联构成的 微带电路不连续性采用“场”、“路”结合的方法分析
• 需考虑传输线传播特性： （1）传播模式；（2）阻抗；（3）相移
传输线的材料、结构、尺寸
3.2.1 概述
微波电路由分布参数方法分析和设计
• 微波电路可等效为分布参数电路网络
分布参数元件L、C由不同传输线段实现
微波频率高，电路所ຫໍສະໝຸດ BaiduL、Ｃ元件值小
不同传输线段具有不同的“电抗集中效应”（电场、磁场集中），
(1970s起 )
MMIC
波导立体
平面混合
电路
集成电路
SOC
MCM
第一代 (1940s起 ）
第二代 (1960s起 )
(1990s起 ) 第三代
第四代 21世 纪
3.1概述
微波混合集成电路定义：
在氧化铝陶瓷、蓝宝石、铁氧体以及复合介质等绝缘介质衬底上，采用 薄膜或厚膜技术制作出微波集成传输线和分布参数电路，并与带封装的 或裸芯片固态器件、片式元件（电阻、电容或电感）组合在一起，构成 具有完整电路或系统功能的集成电路