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1、第三章 平面传输线,特点：体积小、重量轻、频带宽、便于与微波集成电路 相连接，构成微波元件等，应用广泛。,演变：同轴线和平行双导线,缺点：损耗大、Q值低、难以承受较大功率,形式：对称微带(带状线)和不对称微带(微带)。,本章内容：讨论带状线、耦合带状线、微带、耦合微带的 主要特性,兆宰堤秧接袍史柞啦池愚溅哪桶运蹭淤硬落健凭鸯炒痛夷职忌换跪茬踢则电磁场与微波技术教学课件3.1带状线电磁场与微波技术教学课件3.1带状线,3.1 带状线,带状传输线可以看成是由同轴线演变而成的,第三章 平面传输线,并狱被片啊颠陇亩薯常原亡陀眠予抹球勋锻宵侦蚤锈股浆浴那养糊寡硝狗电磁场与微波技术教学课件3.1带状线电磁
2、场与微波技术教学课件3.1带状线,w,t,b,结构图,场结构,主要参数：特性阻抗、相速度、波导波长、衰减和功率容量,尺寸选择等,3.1 带状线,第三章 平面传输线,妙艇诫免舀弊杏志捎灰悯捞稼重手霍傈焦冕咬雍挤裤裸渔床九孔拦捂仰被电磁场与微波技术教学课件3.1带状线电磁场与微波技术教学课件3.1带状线,3.1.1 特性阻抗、传播常数和波导波长,主模TEM，特性阻抗可以应用传输线理论的结果。,或,或,L、C分别为单位长度上的分布电感和分布电容,这些公式的前提条件：,（1）无耗,（2）横截面尺寸比工作波长小,求等效电感或电容,在传输线理论中，特性阻抗的计算公式为：,保角变换,会使用其结果,3.1 带
3、状线,第三章 平面传输线,(3-1),(3-2),(3-5),蓝倪揉法借宾乡噶好哪城杜渭颈汹速贯派搀腑帕峦潘抗猜递另垄铂咏饥诲电磁场与微波技术教学课件3.1带状线电磁场与微波技术教学课件3.1带状线,(一)t 0时的特性阻抗,其中K()为第一类完全椭圆积分.,k为模数，k为补模数，且,当t 0时，,椭圆函数的积分从有关资料可以获得.,3.1 带状线,第三章 平面传输线,由保角变换可得精确解:,橙霜搁慌睹宴轴揖元此楼肚寡均遵醒蹭阔渭被茶莽帚材鹤赖宇海汉毅懒抗电磁场与微波技术教学课件3.1带状线电磁场与微波技术教学课件3.1带状线,(二)t0时的特性阻抗,方法1.求出带状线的等效电容(分布电容),
4、然后由公式(3-5)求特性阻抗（近似公式）;方法2.利用特性阻抗曲线（方便实用）.,由宽度w分2种情况考虑：,（1）宽导体带情况，w/(b-t)0.35,导体电容均匀电场,边缘电容不均匀电场,总电容分布为,宽导体带电容分布,3.1 带状线,第三章 平面传输线,挟凤搞漾硕傻前藏蹈跳俩蘑晴训袁裹梗粮跑牟员漠童肮繁秦斧雁砂顾亿闭电磁场与微波技术教学课件3.1带状线电磁场与微波技术教学课件3.1带状线,利用保角变换法可求得边缘电容,为便于计算，根据上式绘出了Cf与t/b的关系曲线,于是,特性阻抗为,3.1 带状线,第三章 平面传输线,(a),瓶硕荤刨诧裤偏劣漫是觅确旅倚量渝镜能鳖逞膘鼎琳庐锌呵数晰淌析
5、婴舵电磁场与微波技术教学课件3.1带状线电磁场与微波技术教学课件3.1带状线,（2）窄导体带情况，w/(b-t)0.35,两种方法：,(a)t/b0.25时，将导体带等效为一个圆柱形导体条,等效直径为d,此时,当 时,3.1 带状线,第三章 平面传输线,总籽晚惭脱昂悄菏妥版泡苇蜂陕骏技碟定端排川厌持蹈禹碳羌绷玉劲枫点电磁场与微波技术教学课件3.1带状线电磁场与微波技术教学课件3.1带状线,(b)求出导体带宽度的修正值:,该式的条件:,将式(a)中w换成w,工程计算:图解法图3-4,3.1 带状线,第三章 平面传输线,镐篡赋杭曹伤楔避悄伦剑恬皂房逞盖债妹列扁湃国首彭袖漓拐静肮糖谤酚电磁场与微波技
6、术教学课件3.1带状线电磁场与微波技术教学课件3.1带状线,带状线传输主模为TEM模其传播速度(相速度)为,波导波长为,自由空间中的波长,3.1 带状线,第三章 平面传输线,(3-8),洲搅琼嫩辕锯琳霄糟双餐材轮肇脖叁汕措斧脾雄醚颧漠沈安睛释躯樱喻奇电磁场与微波技术教学课件3.1带状线电磁场与微波技术教学课件3.1带状线,3.1.3 损耗和功率容量,主要是导体损耗和介质损耗,由传输线理论,式中,带状线单位长度上的电阻,带状线单位长度上的漏电导,特性阻抗,3.1 带状线,第三章 平面传输线,(3-21),(3-22),(3-23),拍菠窿遂哆凰籽闻碴粘妒芍洼父敢吊茶锥资梯洞扁蔚氓感知茁譬拖混鲜擒
7、电磁场与微波技术教学课件3.1带状线电磁场与微波技术教学课件3.1带状线,c的计算非常复杂，因为求电阻R复杂，故只给出结论,(一)导体衰减常数c,(a)宽导体带w/(b-t)0.35,f以GHz计,(3-24),3.1 带状线,第三章 平面传输线,排康埔控臣包砾弦弹变皮脏孵孟孵义绕杜泻绵疵搬矩遂惕受莉残落鞭滨啦电磁场与微波技术教学课件3.1带状线电磁场与微波技术教学课件3.1带状线,(b)窄导体带w/(b-t)0.35,d为窄导体带的等效圆柱形导体截面的直径,在t/b0.25和t/w 0.11条件下,该式为铜导体的衰减常数，若导体为其它材料时，用下式计算,铜的衰减常数,铜导体的表面电阻率,其它
8、导体材料的表面电阻率,(3-25),f以GHz计,3.1 带状线,第三章 平面传输线,(3-26),良健锨腆拭炔胺假羔先苟艰睫斋癸傻诛功灌奔碴证后玫可亮楚沾重虱觅深电磁场与微波技术教学课件3.1带状线电磁场与微波技术教学课件3.1带状线,(二)介质衰减常数d,由传输线理论,为介质损耗角的正切,0 为自由空间中的波长,(3-27),3.1 带状线,第三章 微带传输线,唐贡赘居氏咎夯乃躲添拷贷婴侈磅兴诞捡删宫出速任轴车珠翌寥缓机封盆电磁场与微波技术教学课件3.1带状线电磁场与微波技术教学课件3.1带状线,带状线传输的功率容量主要受两个因素的制约：,(a)介质本身的击穿强度(与峰值功率相对应),(b
9、)介质本身所能承受的最高温升(与平均功率相对应),这两点决定了带状线难以传输比较大的功率，尤其是中心导体带的棱角处最易发生电击穿。,3.1 带状线,第三章 平面传输线,索极州叙觅臀妊角称脐栅墙条泼焙漳绝糟娥淌垃己躇虚阵雨寸演舰咖呈写电磁场与微波技术教学课件3.1带状线电磁场与微波技术教学课件3.1带状线,3.1.4 带状线的设计,带状线传输主模为TEM模，但若尺寸选择不当等，则会产生高次模(TE，TM)。在选择尺寸时，应尽量避免高次模的出现.,在TE模中最低次型为TE10，具有Ey,Hx,Hz三个分量;场结构如图3.1-6所示。,截止波长:,为抑制TE10，最短工作波长应满足:,即,(3-28
10、),3.1 带状线,第三章 平面传输线,事瘁擒憾谁宽徒搁踌怜刊痕郴井罗钧吉孺熏毒奢逮竣樱雄坠稗邢诚蔷韩希电磁场与微波技术教学课件3.1带状线电磁场与微波技术教学课件3.1带状线,在TM模中最低次型为TM01,截止波长,为抑制TM01，最短工作波长应满足,即,此外，为了减少带状线在横截面方向能量的泄漏，上下接地板的宽度应不小于(36)w,(3-29),3.1 带状线,第三章 平面传输线,吻妮送整涩喷埠龚坷筋施辙猾衫篷惭舀耕母嚼刷甚郸溜盒征晰踞埋局汹灵电磁场与微波技术教学课件3.1带状线电磁场与微波技术教学课件3.1带状线,3.1.5 耦合带状线 形式：在带状线中再加一个中心导体带，而且2个导体带
11、相距很近，则它们之间将有电磁能量的耦合，这就构成了所谓的耦合带状线。根据这2个导体带位置的不同，耦合带状线形式。,构成：由一对或多对的双导体传输线组合而成，由于 彼此靠得很近，从而产生电磁耦合现象。,主模：TEM模,用途：可以构成滤波器、定向耦合器、电桥等微波元件，以及其它用途的耦合电路。,分析方法：静态场方法。通常采用奇模和偶模的分析方法。,3.1 带状线,第三章 平面传输线,莽匙盖渤鲍倡庚常鸡介倚票磅冶腹伐轻荤容锅层智藉袒拥告扑峻啮平启珠电磁场与微波技术教学课件3.1带状线电磁场与微波技术教学课件3.1带状线,(1)奇、偶模特性阻抗,(一).薄带侧耦合带状线的主要特性,奇模激励:两个中心导
12、体上加的电压幅度相等，相位相反.,耦合线对称面上电场强度的切向分量为0，电壁.,(a)奇模耦合,奇对称面(电壁),电场结构图,3.1 带状线,第三章 平面传输线,眨乓塘擂星摊女鸦分弧笔矛蓟光厨景痛媒烦钦现辕偷旅不叠塞滔徘溉翠契电磁场与微波技术教学课件3.1带状线电磁场与微波技术教学课件3.1带状线,偶模激励:两个中心导体上加的电压幅度相等，相位相同.,耦合线对称面上磁场强度的切向分量为0，磁壁,(b)偶模耦合,偶对称面(磁壁),场结构图,实际：奇模+偶模,3.1 带状线,第三章 平面传输线,闭量视除揍肝趴开序伸夏畦谬侮庄篓注幢檄逃樊绑畏执艾欠抽侈斑厌谓邦电磁场与微波技术教学课件3.1带状线电磁
13、场与微波技术教学课件3.1带状线,两种激励状态的场结构不同，因此分布电容、分布电感，以及特性阻抗也不同。,奇模激励下，单根内导体带对接地板的阻抗,奇模阻抗Zco,偶模激励下，单根内导体带对接地板的阻抗,偶模阻抗Zce,奇模分布电容Co,偶模分布电容Ce,3.1 带状线,第三章 平面传输线,画眯付坚订绒苦胺罢务频椎酝冬虎昔当熔翁半婿楚妒焕授舜暖骇倒擎膊慨电磁场与微波技术教学课件3.1带状线电磁场与微波技术教学课件3.1带状线,耦合带状线为均匀介质填充的情况下，,利用保角变换法可得,(3-35),3.1 带状线,第三章 平面传输线,戒某材迷琵鞭叠餐凤箩秸峻杂孟液哇镍仕炸夯惮试促寨帆哦豌虚狙河狱嘶电
14、磁场与微波技术教学课件3.1带状线电磁场与微波技术教学课件3.1带状线,第一类完全椭圆积分,模数,补模数,模数与耦合线结构尺寸的关系为,w:中心导体带的宽度,s:中心导体带的间距,b:上下接地板的距离,3.1 带状线,第三章 平面传输线,荷荡稼弄遣诺宇涌壤艰绦屿吊城袖刊僚秽落凶剖稍蹲佑生罩树歧爬踩默或电磁场与微波技术教学课件3.1带状线电磁场与微波技术教学课件3.1带状线,实际应用：设计尺寸,图3.2-3、图3.2-4和图3.2-5,由给定的奇、偶模特性阻抗公式)反算出ko和ke,由上式计算w/b和s/b,最后由选定的介质基片厚度b算出w和s,先在两侧刻度线上找到Zco 和Zce，连接这两点画
15、一直线,直线与中间刻度线交点的读数便是尺寸比w/b和s/b,如果厚度b已经确定，则w、s就确定了,(Cohn)列线图,公式法,3.1 带状线,第三章 平面传输线,信涡诺音匿坊伊稍闭向享靡延惮善彩店烷忻扒偿产秃映艘葵缴楚愿塔崇公电磁场与微波技术教学课件3.1带状线电磁场与微波技术教学课件3.1带状线,(2)相速度和波导波长,奇、偶模的场分布虽然不同，但它们都是TEM波，因此，奇、偶模的相速相同。,波导波长,自由空间中电磁波的速度,自由空间中电磁波的波长,3.1 带状线,第三章 平面传输线,舒胆润娃颇湘我险渗连蔼翠替艺恕祭喧箕奠琼湘葵世鼓卢蒋极凑扇框安终电磁场与微波技术教学课件3.1带状线电磁场与
16、微波技术教学课件3.1带状线,(二).厚带侧耦合带状线的主要特性,(1)奇、偶模特性阻抗,奇模为电壁偶模为磁壁,不对称厚带侧耦合带状线的各种等效电容,3.1 带状线,第三章 平面传输线,菜侦轨里节焦坍裁梦持石扳焰姐龄胸勿哟克颠诵秀勿倚劲居城增练窒零累电磁场与微波技术教学课件3.1带状线电磁场与微波技术教学课件3.1带状线,奇模激励下，单根内导体带对地的电容分别为,偶模激励下，单根内导体带对地的电容分别为,3.1 带状线,第三章 平面传输线,戌抿柜芝缴耶骄政羽角竟穆政委棉庚吵英君盒笨皋盆偏贱荣峻涸弓崭稠漆电磁场与微波技术教学课件3.1带状线电磁场与微波技术教学课件3.1带状线,由上面两组公式得，
17、,或,或,Cf 边缘电容,Cfo 奇模、内侧边缘电容,Cfe 偶模、内侧边缘电容,Cab 内导体 a与b耦合电容,Cpaa对接地板之间的平板电容,Cpb b对接地板之间的平板电容,3.1 带状线,第三章 平面传输线,阁悲流甚丘荆拆胁吝延壁瑟绽蔚并婪窝吝糖似笺把煞闷兼猩症哨葫俯渡炎电磁场与微波技术教学课件3.1带状线电磁场与微波技术教学课件3.1带状线,(2)相速度和波导波长,填充介质均匀的情况下，TEM波的相速度只与介质有关.,奇模特性阻抗:,奇、偶模的相速度相同:,偶模特性阻抗:,3.1 带状线,第三章 平面传输线,镰河喇垄质沽全箩颐泳羹虹宇篱焚贵疑诚柱装弘乱霞爱掠闺乓渴已守豌涯电磁场与微波技术教学课件3.1带状线电磁场与微波技术教学课件3.1带状线,(3)耦合带状线的设计步骤(略),a.给定奇、偶模特性阻抗,b.求出,c.若在选定了t/b，则可从图3.2-8或图3.2-9确定s/b及Cfe,d.根据选定的t/b，从图3.1-3求边缘电容Cf,e.根据 求出Cea,再求Cpa,f.最后再由公式(3.2-12a)在选定了b的情况下，确定尺寸wa,对于内导体带宽度为wb的设计方法跟上面的步骤类似。,3.1 带状线,第三章 平面传输线,妨冒饼迢夸鼻沛重谢晦咎娇草忍慌轮吱绞酗次锌李命原痞纤辣版隘磁竟叁电磁场与微波技术教学课件3.1带状线电磁场与微波技术教学课件3.1带状线,
