第3章___微波传输线
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微带
第3章 微波传输线
带状线
带状线可以看做三层微带传输线
第3章 微波传输线
3―2 带状线
带状线由一条厚度为t,宽度为W的矩形截面的中心导 带和上、下两块接地板构成。两接地板的距离为b。中 心导带的周围媒质可以是空气,也可以是其它介质。带 状线中传输的主模为TEM模。
带状线
第3章 微波传输线
第3章 微波传输线
第3章 微波传输线
TEM模传输线 准TEM模
TE模和TM模传输线
介质波导
介质镜像线
图 3―1―1
表面波传输线
第3章 微波传输线
平行双线用于传输低频微波能量和信号;
当频率提高到其波长和两根导线间的距离可以相
比时,电磁能量会通过导线向空间辐射出去,损耗随之
增加,频率愈高,损耗愈大,因此在微波的高频段,平行
第3章 微波传输线
等效微带线中波的相速度为
vp
v0
re
微带线中波的相波长为
(3―3―3)
p
0 re
微带线中单位长度的电容为
(3―3―4)
C1 C re 01
(3―3―5)
故微带线的特性阻抗为
Z0
Z01
re
第3章 微波传输线
应用保角变换方法确定空气微带线的电容C01和实际微带 线的电容C1,两者比值的倒数为相对等效介电常数,即
第3章 微波传输线
二、微带线的特性阻抗
在微波波段微带线工作在弱色散区,因此把 微带线的工作模式当作TEM模来分析,这种方法 称为“准静态分析法”。
由前面分析知道TEM模传输线的特性阻抗的
计算公式为
Z0
1 v pC1
(3―3―1)
第3章 微波传输线
对于图3―3―2(a)所示的空气微带线,微带 线中传输TEM模的相速度vp=v0(光速),并假设 它的单位长度上电容为C01,则其特性阻抗为
第3章 微波传输线
一、特性阻抗
TEM模传输线特性阻抗的计算公式为
Z0
L1 1 C1 vpC1
(3―2―1)
式中L1和C1分别为带状线单位长度上的分布电感和分
布电容;vp为带状线中TEM模的传播速度。
第3章 微波传输线
3―3 微带传输线
介质基片的一边为中心导带,另一边为接地 板,其基片厚度为h,中心导带的宽度为w。
但当频率f低于某一个临界值f0时,微带线的 色散可以不予考虑,其临界频率f0为 ：
f0
0.95
(r 1)1/ 4
z0 (GHz) h
(3―3―9)
Z01
1 v0C01
(3―3―2)
第3章 微波传输线
空气微带线
vp v0 C1 C01
实际微带线
v0 r vp v0 C01 C1 rC01
全部用介质填充
vp v0 r C1 rC01
等效微带线 等效介电常数
1 re r vp v0 re C1 C re 01
双线不能用来作为传输线。
典型的平行双线： 连接天线和电视机的扁平馈线 计算机的USB延长线 电源线
固定电话线
平行双线
第3章 微波传输线
同轴线是由同轴的内、外导体构成的双导体传输线。 同轴线主要以TEM模工作方式广泛应用于宽频带馈 线。但当同轴线的横向尺寸与工作波长可以比拟时，同 轴线中将出现TE和TM模，即同轴线的高次模。
re
C1 C01
1
q( r
1)
(3―3―7)
式中q为填充因子,表示介质填充的程度。当q=0,则
εre=1,表示无介质填充;当q=1,则εre=εr,表示全部介 质填充。可以证明q值主要决定w/h值,而与εr关系不大, 其计算公式为
Z0
Z01
re
q
1
[1
(1
wenku.baidu.com
10h
)
同轴线
第3章 微波传输线
同轴线传输线所传输的电磁波频率范围较平行双线 高,适用于厘米波段，是目前常用的微波传输线。
若频率继续提高,同轴线的横截面尺寸必须相应减 小,才能保证它只传输TEM模,这样会导致同轴线的导体 损耗增加,传输功率容量降低。因此同轴线又不能传输 更高频率的电磁波,一般只适用于厘米波段。
1 2
]
2
(3―3―8)
第3章 微波传输线
右图为空气微带线特性 阻抗Z01及填充因子q和微带 线w/h的关系曲线。
可以查实际微带线特性 阻抗Z0和εr、w/h的关系曲 线或表格,这些曲线和表格 在微波工程手册中均可查得。
第3章 微波传输线
三,微带线的色散特性 当频率比较高时,微带线中的传输模式不是 TEM模,而是混合模。微带线中的电磁波出现色散 现象。
第3章 微波传输线
一、微带线中的主模 对于空气介质的微带线, 周围是均匀的空 气,因此它可以存在无色散的TEM模。 实际的微带线是制作在介质基片上的, 由 于存在空气和介质的分界面,只能存在TE模和 TM模的混合模。 在微波波段的低频端由于场的色散现象很 弱,传输模式类似于TEM模,故称为准TEM模。
典型的应用： 有限电视网 卫星地面接收站 高速局域网
第3章 微波传输线
波导（空心金属管）当横截面尺寸与工作波长满足 一定关系时，可以传输电磁波。是微波波段常用的 传输线。在低频段不采用波导来传输能量，否则尺 寸太大，重量太重
矩形波导
圆波导
缺点：频带窄 采用脊波导加宽频带
第3章 微波传输线
电子产品的发展方向—“小” 优点：体积小，重量轻，频带宽 缺点：损耗大，功率容量小 主要用于小功率的微波系统
第3章 微波传输线
第3章 微波传输线
3―1 引言 3―2 带状线 3―3 微带传输线
傅佳辉 fjh@hit.edu.cn 主楼704
第3章 微波传输线
3―1 引言
微波传输线：用来传输微波信号和微波能量的传 输线。
微波传输线可分为三类: 1.TEM模传输线(包括准TEM模传输线） 2.TE模和TM模传输线 3.表面波传输线
第3章 微波传输线
带状线
带状线可以看做三层微带传输线
第3章 微波传输线
3―2 带状线
带状线由一条厚度为t,宽度为W的矩形截面的中心导 带和上、下两块接地板构成。两接地板的距离为b。中 心导带的周围媒质可以是空气,也可以是其它介质。带 状线中传输的主模为TEM模。
带状线
第3章 微波传输线
第3章 微波传输线
第3章 微波传输线
TEM模传输线 准TEM模
TE模和TM模传输线
介质波导
介质镜像线
图 3―1―1
表面波传输线
第3章 微波传输线
平行双线用于传输低频微波能量和信号;
当频率提高到其波长和两根导线间的距离可以相
比时,电磁能量会通过导线向空间辐射出去,损耗随之
增加,频率愈高,损耗愈大,因此在微波的高频段,平行
第3章 微波传输线
等效微带线中波的相速度为
vp
v0
re
微带线中波的相波长为
(3―3―3)
p
0 re
微带线中单位长度的电容为
(3―3―4)
C1 C re 01
(3―3―5)
故微带线的特性阻抗为
Z0
Z01
re
第3章 微波传输线
应用保角变换方法确定空气微带线的电容C01和实际微带 线的电容C1,两者比值的倒数为相对等效介电常数,即
第3章 微波传输线
二、微带线的特性阻抗
在微波波段微带线工作在弱色散区,因此把 微带线的工作模式当作TEM模来分析,这种方法 称为“准静态分析法”。
由前面分析知道TEM模传输线的特性阻抗的
计算公式为
Z0
1 v pC1
(3―3―1)
第3章 微波传输线
对于图3―3―2(a)所示的空气微带线,微带 线中传输TEM模的相速度vp=v0(光速),并假设 它的单位长度上电容为C01,则其特性阻抗为
第3章 微波传输线
一、特性阻抗
TEM模传输线特性阻抗的计算公式为
Z0
L1 1 C1 vpC1
(3―2―1)
式中L1和C1分别为带状线单位长度上的分布电感和分
布电容;vp为带状线中TEM模的传播速度。
第3章 微波传输线
3―3 微带传输线
介质基片的一边为中心导带,另一边为接地 板,其基片厚度为h,中心导带的宽度为w。
但当频率f低于某一个临界值f0时,微带线的 色散可以不予考虑,其临界频率f0为 ：
f0
0.95
(r 1)1/ 4
z0 (GHz) h
(3―3―9)
Z01
1 v0C01
(3―3―2)
第3章 微波传输线
空气微带线
vp v0 C1 C01
实际微带线
v0 r vp v0 C01 C1 rC01
全部用介质填充
vp v0 r C1 rC01
等效微带线 等效介电常数
1 re r vp v0 re C1 C re 01
双线不能用来作为传输线。
典型的平行双线： 连接天线和电视机的扁平馈线 计算机的USB延长线 电源线
固定电话线
平行双线
第3章 微波传输线
同轴线是由同轴的内、外导体构成的双导体传输线。 同轴线主要以TEM模工作方式广泛应用于宽频带馈 线。但当同轴线的横向尺寸与工作波长可以比拟时，同 轴线中将出现TE和TM模，即同轴线的高次模。
re
C1 C01
1
q( r
1)
(3―3―7)
式中q为填充因子,表示介质填充的程度。当q=0,则
εre=1,表示无介质填充;当q=1,则εre=εr,表示全部介 质填充。可以证明q值主要决定w/h值,而与εr关系不大, 其计算公式为
Z0
Z01
re
q
1
[1
(1
wenku.baidu.com
10h
)
同轴线
第3章 微波传输线
同轴线传输线所传输的电磁波频率范围较平行双线 高,适用于厘米波段，是目前常用的微波传输线。
若频率继续提高,同轴线的横截面尺寸必须相应减 小,才能保证它只传输TEM模,这样会导致同轴线的导体 损耗增加,传输功率容量降低。因此同轴线又不能传输 更高频率的电磁波,一般只适用于厘米波段。
1 2
]
2
(3―3―8)
第3章 微波传输线
右图为空气微带线特性 阻抗Z01及填充因子q和微带 线w/h的关系曲线。
可以查实际微带线特性 阻抗Z0和εr、w/h的关系曲 线或表格,这些曲线和表格 在微波工程手册中均可查得。
第3章 微波传输线
三,微带线的色散特性 当频率比较高时,微带线中的传输模式不是 TEM模,而是混合模。微带线中的电磁波出现色散 现象。
第3章 微波传输线
一、微带线中的主模 对于空气介质的微带线, 周围是均匀的空 气,因此它可以存在无色散的TEM模。 实际的微带线是制作在介质基片上的, 由 于存在空气和介质的分界面,只能存在TE模和 TM模的混合模。 在微波波段的低频端由于场的色散现象很 弱,传输模式类似于TEM模,故称为准TEM模。
典型的应用： 有限电视网 卫星地面接收站 高速局域网
第3章 微波传输线
波导（空心金属管）当横截面尺寸与工作波长满足 一定关系时，可以传输电磁波。是微波波段常用的 传输线。在低频段不采用波导来传输能量，否则尺 寸太大，重量太重
矩形波导
圆波导
缺点：频带窄 采用脊波导加宽频带
第3章 微波传输线
电子产品的发展方向—“小” 优点：体积小，重量轻，频带宽 缺点：损耗大，功率容量小 主要用于小功率的微波系统
第3章 微波传输线
第3章 微波传输线
3―1 引言 3―2 带状线 3―3 微带传输线
傅佳辉 fjh@hit.edu.cn 主楼704
第3章 微波传输线
3―1 引言
微波传输线：用来传输微波信号和微波能量的传 输线。
微波传输线可分为三类: 1.TEM模传输线(包括准TEM模传输线） 2.TE模和TM模传输线 3.表面波传输线