射频技术-传输线基础

,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title stylea,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title stylea,*,传输线基础,一,.,微带线,1.,基本结构,a.,重要的几何参数,基本几何参量如：基片厚度（,d,）、微带线宽度（,W,）等。次要的几何参数如金属厚度等，在较高频率上还要考虑粗糙度等。,b.,重要的电磁参数,基本电磁参量如：介质介电常数、介质的损耗正切、相对磁导率等。金属的导电率等。,c.,多种其它结构微带线,屏蔽微带、悬置微带、倒置微带、耦合微带等,传输线基础,微带线,基本结构,传输线基础,微带线,基本传输特性,2.,基本传输特性,a.,微带中的波型：,准,TEM,波,（,0.5mm,，,er=2.2,基片上,50ohm,线，对数幅度，并放大了矢量图尺寸）,*,场的近似静电解,微波工程,p125-127,传输线基础,微带线,基本传输特性,c.,微带相速与传播常数,*,b.,等效介电常数,*,*,参考,微波工程,p123,124,式中，,r,、,e,分别为基片相对介电常数和微带等效介电常数,传输线基础,微带线,基本传输特性,d.,微带阻抗,*,*,参考,微波工程,p123,124,传输线基础,微带线,基本传输特性,或微带阻抗综合公式,*,：,*,参考,微波工程,p123,124,传输线基础,微带线,基本传输特性,e.,微带线的损耗,*,*,参考,微波工程,p123,124,源于介质的介电损耗,源于导体的损耗,f,.,色散：,当相速因频率不同而不同时，各个频率分量的信号沿传输线传播后不再保持其原来的的相位关系，产生了信号失真。这种效应即色散。,群速：,微带色散,*,：,*,微波固态电路设计,p23,传输线基础,微带线,基本传输特性,*,分贝,(dB),与奈培,(Np),:,用功率表示：,用相同电阻上的电压表示：,所以有：,例：在,0.5mm,厚的介质基片,Rogers 5880,上的微带线。基片介电常数,2.2,损耗正切,0.001,线宽,1.52mm.,材质为铜。求微带线的特性。,解：,等效介电常数,传输线基础,微带线,基本传输特性,.,例,1,相速与传播常数,*,考虑频率为,30GHz,和,1GHz,(,f,=30GHz),(,f,=1GHz),传输线基础,微带线,基本传输特性,.,例,1,(,f,=30GHz),传输线基础,微带线,基本传输特性,.,例,1,微带阻抗,微带线的损耗,源于介质的介电损耗,传输线基础,微带线,基本传输特性,.,例,1,源于导体的损耗,总损耗,(,f,=30GHz),(,f,=30GHz),(,f,=1GHz),例：微带设计,计算微带的宽度和长度，要求在,2.5GHz,时为,50,阻抗和,1,4,波长。基片厚度,0.127cm,r=2.2,。,解,猜测,W/d2,根据前述公式有,上述结果满足假设的,W/d2,。再计算,传输线基础,微带线,基本传输特性,.,例,2,计算工具,一些有用的计算工具：,APPCAD,，,ADS,的,linecalc,CST,的线计算工具等。,散射参量,*,S,参量是射频及微波描述电网络的网络参量。,1.,散射参量的定义,a,1,a,2,b,1,b,2,网络,Port,1,Port,2,S,参量是用入射功率波和反射功率波定义的网络参数。,a.,归一化入射功率,a,n,和反射功率,b,n,（,n,=1,2,）,*,射频电路设计,p110-117,b.,归一化功率,a,n,、,b,n,与真实功率的关系,同理也可以得到由,V,n,、,I,n,单独表达的归一入射波和反射波。,散射参量,*,c.S,参量定义,a,n,=0,要求入射功率为零，且端口匹配。,S,参量的分贝表达,（,m,n,=1,2),散射参量,*,2.,散射参量的物理意义,输入端的反射系数：,（输出匹配）,驻波比：,输出端的反射系数：,（输入匹配）,驻波比同。,散射参量,*,增益：,a,1,a,2,b,1,b,2,设端口,2,适当匹配使,a,2,=0,由此有,设端口,1,适当匹配,并以,V,G,代替,V,1,有,(,正向电压增益）,同理，,S,12,为反向电压增益。电压增益的模平方为功率增益。,散射参量,*,3.,微带不连续性,微带的弯曲、宽度（或高度）的突变、与其它传输线的接头等处存在不连续。这种不连续性引入寄生电抗，并影响能量 的连续传输，使幅度和相位发生变化，并影响匹配。,a,.,常见的不连续结构,：,传输线基础,微带线,不连续性,b,.,不连续结构传输性的影响,：,结构一：弯曲,-11dB,-40dB,传输线基础,微带线,不连续性,弯曲的多种补偿方法,*,：,因为弯曲处有寄生容抗，所以主要方法是通过去除一部分金属来实现补偿。,*,微波固态电路设计,p36-37,传输线基础,微带线,不连续性,-30dB,2040GHz,24,GHz,-40dB,一个实例：斜边长,1.55W,传输线基础,微带线,不连续性,结构二：,T,型分支,*,*,微波固态电路设计,p36-37,传输线基础,微带线,不连续性,一个实例：,结构为（,a,）右,传输线基础,微带线,不连续性,4.,端接负载的传输线,a.,匹配负载,与无限长均匀微带线相同，沿线各点阻抗均为特征阻抗。沿线反射均为零，驻波比无限大。,b.,任意负载,(,以负载端为参考点）,传输线基础,微带线,端接负载的传输线,特例,1,：负载短路,i),随,l,的变化,ii),随频率的变化,传输线基础,微带线,端接负载的传输线,特例,2,：负载开路,传输线基础,微带线,端接负载的传输线,特例,3,：,1,4,波长传输线,或,特例,3,：,1,2,波长传输线,传输线基础,微带线,端接负载的传输线,5.,微带线的其它考虑,功率、可用频率范围等。,传输线基础,微带线,其它考量,课堂作业,简述微带不连续性可能在哪些条件下产生严重影响，并且简述对匹配特性产生哪些影响。,