微波传输线概念

介電常數()及相對介電常數( r)與有效介電常數( eff)
空氣介電常數( =1 )
各種材料對空氣的相對介電常數( r )
Epoxy/glass
4.0 - 4.6
PTFF*/glass cloth
2.55
Polyphenylene oxide (PPO) 2.55
Irradiated polyolefin
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條型傳輸線的參數 - 特性阻抗(Z0)
介電常數與介電層厚度 導體寬度與厚度 t/b比率 地面距離
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條型傳輸線的參數釋意-介電常數
介電常數:
=
0
介電質( )增加則波長( )減少
介電質將決定條型傳輸線的傳播速度與波長.
頻率
(GHz)
0.5 1.0 2.4 2.5 3.0 5.0 12.0
第4 回
微波傳輸線 基本概論
楊亞基
87 / 8 /4
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高頻元件種類
集總(Lumped)元件 •分佈(Distributed)元件
Input
Inductance C1 C2
Output
Input
C1
Output C2
Layout Pattern
根據 “集膚效應 ” (Skin Effect) 高頻電流流通於導體外部表面, 亦即高頻信號隨電路沿著元件長 度或面積來分佈.
Pad
Ground
電感(L): 藉由高阻抗導線製作等效電感器. XL=2f·L 頻率愈高 ,阻抗愈高則線段愈窄.
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條型傳輸線 (Strip line)
同軸電纜演化條型傳輸線的過程
A
B
C
D
當些許漏電場通過電介質的曝露邊緣為有 效抑制而以金屬帶罩將兩地電性緊密接合.
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條型傳輸線的結構
微波傳輸線上最有用的形式即條型傳輸線,或稱 Triplate. Sandwish Package.
2.32
Ceramic filled PTFF/glass 6-8
Ceramic filled PTFF
10
Teflon®
2.10
Polyethylene
2.25
材料對不同特性阻抗(Z0)的有效介電常數( eff )
-19-
材料對不同特性阻抗(Z0)的有效介電常數( eff )
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(1) 2.45GHz 波長: =C/(F )
3×10 10cm/sec
=
2.45×10 (92.54) 10.2
(2) 2.45GHz 有效波長: = C / ( F eff )
3×10 10cm/sec
=
2.45×10 (2.54) 6.789
= 1.5 cm
= 1.85 cm
-18-
-2-
分佈元件種類 : (a)傳輸線(Strip line)及 (b)微條帶(Micro strip)
分佈元件的電感(L)與電容(C)
電容(C1/C2):藉由Pad表面積和地所形成的極板以製作等
效電容器.
正極
Layout Pattern Pad
介電質
負極
Leabharlann Baidu
C1
介電質
1.Fiber Glass
Copper Plate 2.Teflon
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條型傳輸線的參數釋意-地面距離
地面距離
地面距離指
銅箔 接地面
B = 地面距離
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微條帶 ( Microstrip )
微條帶
W
t
介電質( )
b
接地面
微條帶傳輸 (橫截面)
微條帶傳輸:由介電質來分離微條帶和接地面所組成. 在微波電路因具屏蔽功能故可充當傳輸線.
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微條帶 ( Microstrip ) - 介電質(1) 影響微條帶電性的兩種介電常數與厚度:
式中q為填充因素,其定義 :
介質面積
q = 若為條型微條帶時其所使用的全部介質面積
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-15-
微帶寬度( W )與阻抗(Z0)的關係
Fig13
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微波電路設計範例
試以工作頻率在2.4-2.5GHz的窄頻帶內;使用基板厚度t=0.025
英吋陶瓷負荷PTFF材料,且 r =10.2 計算其波長及有效波長.
0 0(A(iAr)ir)
60.0 30.0 12.5 12.0 10.0 6.0 2.5
波 長 (cm)
11((= =2.525.)55)
37.7 18.8 7.83 7.51 6.29 3.77 1.57
-7-
22 ((==110.02.)2)
18.8 9.40 3.91 3.76 3.13 1.88 0.78
空氣介電質. ( = 1.0 )及 銅箔厚度(t).
波長 = C / (F )
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微條帶 ( Microstrip ) - 介電質(2)
2. PCB介電質.( = 2.54 , 10.2 . .)及材料厚度(b).
推導1.與2.的有效介電常數 ( eff )關係 :
eff = 1 + q ( r - 1 )
/4諧振器設計例 諧振器的諧振頻率 f0 = 2.4GHz
W (固定)
諧振器 Length
3.91cm Glass Fiber Board ( =10.2)
7.83cm Teflon Board ( =2.54)
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條型傳輸線的參數釋意-導體寬度與厚度 導體寬度與厚度
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條型傳輸線的參數釋意- t/b比率 t/b比率