毫米波传输线-平面传输线

0.46
MMIC
14
0.68
MMIC
10
3.3
MMIC
《毫米波理论与技术》讲义
2.2平面传输线
性能： 超常的层间结合； 低吸水率； 增强的尺寸稳定性； 低Z轴膨胀； 频率使用范围稳定的介电常数； 增强的挠性强度。 应用：功率放大器；滤波器和连结器；无源元器件；天线。
《毫米波理论与技术》讲义
2.2平面传输线
《毫米波理论与技术》讲义
2.2平面传输线
材料名称 表面粗糙 10GHz时的 介电常 导热率
应用与特点
度（um） 损耗正切（10-4） 数 （W/cm℃）
聚四氟乙烯
10~15
2.5~2.8
厘米波段MIC
纤维加强板
价格低，加工容易
氧化铝99% 2~15
2~5
9~9.5
0.3
厘米至毫米波段
蓝宝石
0.5~1
《毫米波理论与技术》讲义
2.2平面传输线
对于金属材料的要求：
（1）高的导电率； （2）低的电阻温度系数； （3）对基片的附着性能好; （4）好的刻蚀性和可焊接性; （5）易于淀积和电镀。
《毫米波理论与技术》讲义
2.2平面传输线
材料 表面电阻率 趋肤深度 热膨胀系数 与介质
(f单位:Hz) 2GHz（μm） （10-8/℃） 附着力
2.2.1 微带线
➢准静态分析：步骤1
假设介质不存在，金属导体之外到处都是空气，算 出其每单位长电容及电感分別为C0及L0，此时: 特性阻抗为
Z0a L0 / C0
相位传播常数为
0a L0C0
《毫米波理论与技术》讲义
20
2.2.1 微带线
《毫米波理论与技术》讲义
2.2.1 微带线
➢微带线特性分析
微带线分析方法有两种： （1）准静态法 （2）全波分析法 把微带线的工作模式当作TEM模来分析，这种分析方法 称为“准静态分析法” 。 全波分析法是利用高等电磁理论，求满足完整Maxwell方 程式及边界条件的电磁场之解。
《毫米波理论与技术》讲义
同轴线
矩形波导
圆波导
《毫米波理论与技术》讲义
微带线
2.1 引言 ➢毫米波传输线
《毫米波理论与技术》讲义
2.1 引言
➢毫米波传输线分类
• 平面传输线
• 微带、悬置微带、倒置微带 • 共面波导、共面带线、槽线
• 准平面传输线
• 鳍线（准TE10）
• 金属波导
• 矩形波导 • 圆波导等
• 介质波导
• 矩形介质波导 • 介质镜像波导等
《毫米波理论与技术》讲义
2.2.1 微带线 微带线的构成
微带线由介质基片、介质基片 上的导带与金属接地层组成。
《毫米波理论与技术》讲义
2.2.1 微带线 微带线的分析方法
• 1952年时， Grieg and Engelmann采用分析方法基于平行双线 的准静态分析。
• 20世纪60年代，保角变换、格林函数、有限差分法等发展； • 1971年时，严格的场解方法已经能够计算色散特性。
2.2.1 微带线
微带线目前是混合微波毫米波集成电路和单片微波毫米波 集成电路使用最多的一种平面型传输线。
微带线结构及内部场结构 《毫米波理论与技术》讲义
2.2.1 微带线
• 1952年， Grieg and Engelmann，首次发表关于微带 线的报道，“Microstrip-A New Transmission Techn ique for the Klilomegacycle Range”，IRE proceedi ng。
毫米波传输线
2.1 引言 2.2 平面传输线 2.3 波导 2.4 鳍线
《毫米波理论与技术》讲义
2.1 引言
➢毫米波传输线的要求
损耗低； 弱色散，单模传输； 具备一定的功率容量； 成本低； 便于电路和系统集成； 体积小、重量轻。
《毫米波理论与技术》讲义
2.1 引言 ➢微波常用传输线
平行双线
• H波导、槽波导等
《毫米波理论与技术》讲义
2.2 平面传输线
平面传输线通常由介质基片、介质基片上的导带与金属接 地层组成，制备工艺包括厚膜工艺和薄膜工艺。
《毫米波理论与技术》讲义
2.2平面传输线
对基片材料的要求:
（1）较高的介电常数，使电路小型化？； （2）低损耗； （3）在给定的频率和温度范围内介电常数 稳定； （4）纯度高，性能一致性好； （5）表面光洁度高； （6）击穿强度高； （7）导热性好，以适用于较大的功率； （8）适应环境能力强。
• 1955年， ITT Ferearl Telecommunications Laborato ries（New Jersey）, 报道了多篇关于微带线的报道 ，IEEE transactions on Microwave Theory and Tech nique.
• 1960年，薄基片厚度的微带线流行。
• 薄膜与厚膜工艺产品之差异分析
精度 镀层材料 镀层表面
设备 镀层附着 性 电路对准
薄膜工艺
高，<±1%
材料稳定度高
表面平整度高，误差 <0.3μm
成本高
无需高温烧结，不含 氧化物、附着性好
使用曝光显影，对准 性高
厚膜工艺
较低，<±10%
易受浆料影响
较差，误差 <3μm
成本低
易受基板材质影 响
易受丝网张力及 使用次数影响， 对准性较差
薄膜工艺制备过程：
研磨抛光
基片处理
镀膜
金属层减薄
版图制作
图形放大 照相制版
光刻腐蚀
甩胶 曝光 腐蚀
接地/电镀
《毫米波理论与技术》讲义
接地金属化 电镀防护
2.2 平面传输线
微带线
平面传输线
带状线
悬置微带和倒 置微带
槽线与共面波导 《毫米波理论与技术》讲义
相速和波长 特性阻抗 衰减常数 功率容量 设计原则
银（Ag） 2.5
1.4
21
差
铜（Cu） 2.6
1.5
18
差
金（Au） 3.0
1.7
15
差
铝（Al）
3.3
1.9
26
差
铬（Cr） 4.7
2.7
9
好
钯（pd）
3.6
11
中
钽(Ta)
7.2
4.0
6.6
好
工艺方法
蒸发 电镀/蒸发/淀积
电镀/蒸发 蒸发 蒸发
蒸发/电镀/溅射 溅时
《毫米波理论与技术》讲义
2.2平面传输线
1
9~9.5
0.4
毫米波MIC
高介陶瓷
1~2
20~80 0.01~0.05 用于小尺寸电路
Duroid
2.2~4.0
毫米波MIC
石英
氧化铍
硅 砷化镓 磷化铟 碳化硅
0.1~0.5
2~10
1 1
1wk.baidu.com
1
10~100 6
3.8
0.01 毫米波MIC，但易
碎
6.6
2.5
导热好，用于功率
器件
12
1.5
MMIC
12.9