微带线的应用

微带线的应用

一般的传输线由两个或两个以上的导体组成，用来传输横电磁波（TEM波），常见的传输线有双线、同轴线、带状线和微带线等。其中，微带线是最普遍使用的平面传输线之一，微带线可以用光刻工艺制作，并且易于与其他无源和有源器件集成，因此被广泛应用于印刷电路板中。

微带线滤波器、微带线定向耦合器、微带线放大器是微带线的三个典型应用：

一、微带线滤波器

滤波器的基础是谐振电路，它是一个二端口网络，对通带内的频率信号呈现匹配传输，对阻带频率信号失配而进行发射衰减，从而实现信号频谱过滤功能。微波带通滤波器在无线通信系统中起着至关重要的作用，尤其是在接收机前端。滤波器性能的优劣直接影响到整个接收机性能的好坏，它不仅起到频带和信道选择的作用，而且还能滤除谐波，抑制杂散。平行耦合微带线滤波器是一种分布参数滤波器，它是由微带线或耦合微带线组成，其具有重量轻、结构紧凑、价格低、可靠性高、性能稳定等优点，因此在微波集成电路中，它是一种被广为应用的带通滤波器。

微带线滤波器有很多种类，下面以1/2波长终端谐振耦合滤波器为例子说明：

通常意义上所说的1/2波长终端谐振耦合滤波器结构形式如图12所示。图中所示的每一个终端开路微带线谐振长度近似为通带滤波器中心频率的半波长，两个相邻开路终端通过间隙电容来耦合，这种间隙电容经过导纳变换后，用图13的等效电容来代替。

上图微带线与集中参数的阻抗变换公式为：

由于每一半波长谐振终端的J变换呈现出反射性高阻抗，故该种结构形式的滤波器可以看作并联谐振滤波器的结构形式研究。假定间隙电容是理想的，图12所示的不连续电容的系列电容1,jjB为

B和j 是在中心频率时的值，上式表明经过J变换后，第j根半波长谐振器并联一段负的电长度。

二、定向耦合器

定向耦合器是多种微波元件的重要组成部分，但是现有设计却不甚理想，本题根据0wens进行T改进和修正Gupta在1979年根据前两者的工作也给出了微带解的紧凑形式，同时对T形接头进行分析，在对称T接头的耦合器长度计算公式上，给出更普遍的不对称T接头的藕合器长度计算公式，并给出了两种公式的适用范围。实际设计了一个3dB定向耦合器，用HFSS DAC软件进行了分析，仿真结果与实测结果吻合较好，表明采用改进的设计公式改善了分支线耦合器的频率偏移，可以更好的用来设计定向耦合器，提高了设计效率。

3dB定向耦合器设计在组成微波器件中有着广泛的应用，它是多种微波元件的重要组成部分，它的性能好坏直接影响所构成微波器件的功能和特性，现有定向耦合器构成的微波器件达不到良好效果主要原因就是3dB定向耦合器设计不够理想通过本次设计可以看到，新的设计得到良好的效果，器件的性能得到了很大提高。

3dB定向祸合器是一个四端口网络，结构如图1所示，其由两条主线和两条支线之间距离为凡/4长的藕合线构成，这里凡为设计频率的工作波长。当功率自1臂输入时，则3、4臂有输出;理想情况下，2臂没有功率输出，是隔离臂。当3、4臂输出功率相同，都等于输入功率的一半。

3dB定向辐合器分支线的宽度与输入输出臂相同，中间连接段宽度增宽，且其特性阻抗(归一化)为l/涯.3dB定向藕合器的电性能指标主要有插入损耗m、祸合度(q、定向性价)和隔离度(1).其中祸合器的T形接头对这四个指标影响最大，其关系可利用奇、偶模法进行分析。3dB电桥的T形接头可分为对称和不对称的，其等效电路如图

三、微带线功率放大器：

对于一般E类功率放大器电路，输出负载回路是由并联电容、剩余电感以及基频谐振回路组成。这种特舒服在网络使晶体管上电压和电流不同时出现而使其功耗为零，因而理想的E类功率放大器效率为100%，其设计公式为：

微带线E类功率放大器电路的实现，在转换为微带线负载网络，必须满足：极品上所要求的理想化最佳阻抗：

负载网络应该提供在谐波分量上的高阻抗，理论上一直所有的谐波分量；负载电阻应该被转换到一个合理的值，意识功率最大化，峰值电压和电流不应该超出有源器件的反向击穿电压；电路拓扑结构应尽可能简单，便于转换到微带网络。