射频技术-传输线基础.ppt

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Rogers5880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 d 2 根据前述公式有 上述结果满足假设的W d 2 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 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an和反射功率bn n 1 2 射频电路设计 p110 117 b 归一化功率an bn与真实功率的关系 同理也可以得到由Vn In单独表达的归一入射波和反射波 散射参量 c S参量定义 an 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 设端口2适当匹配使a2 0 由此有 设端口1适当匹配 并以VG代替V1有 正向电压增益 同理 S12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 20 40GHz 2 4GHz 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