【文章內(nèi)容簡介】 的物理結(jié)構(gòu)參數(shù)（W、L、AdB），求電特性參數(shù)（Z0、θ）。解： （210） （211） （212） 微帶線常用材料構(gòu)成微帶線的材料就是金屬和介質(zhì)，對于金屬的要求是導(dǎo)電性能，對于介質(zhì)的要求是提供合適的介電常數(shù)，而不帶來損耗。當(dāng)然，這是理想情況下，對材料的要求還與制造成本和系統(tǒng)性能有關(guān)。1）介質(zhì)材料高速傳送信號的基板材料一般有陶瓷材料、玻纖布、聚四氟乙烯、其他熱固性樹脂等。表21給出了微波集成電路中常用介質(zhì)材料的特性。就微帶加工工藝而言，這些材料有兩種實現(xiàn)方式：（1）在基片上沉淀金屬導(dǎo)帶，這類材料主要是陶瓷類剛性材料。這種方法工藝復(fù)雜，加工周期長，性能指標(biāo)好，在毫米波或要求高的場合使用。（2）在現(xiàn)成介質(zhì)覆銅板上光刻腐蝕成印制板電路，這類材料主要是復(fù)合介質(zhì)類材料。這種方法加工方便，成本低，是目前使用最廣泛的方法，又稱為微波印制板電路。在所有的樹脂中，聚四氟乙烯的介電常數(shù)Εr穩(wěn)定，介質(zhì)損耗角正切最小，而且耐高低溫性和耐老化性能好，最適合于作高頻基板材料，是目前采用量最大的微波印制板制造基板材料。2）銅箔種類及厚度選擇目前最常用的銅箔厚度有35μm和18μm兩種。銅箔越薄，越易獲得高的圖形精密度，所以高精密度的微波圖形應(yīng)選用不大于18μm的銅箔。如果選用35μm的銅箔，則過高的圖形精度使工藝性變差，不合格品率必然增加。研究表明，銅箔類型對圖形精度亦有影響。目前的銅箔類型有壓延銅箔和電解銅箔兩類。壓延銅箔較電解銅箔更適合于制造高精密圖形，所以在材料訂貨時，可以考慮選擇壓延銅箔的基材板。表21 微波集成電路中常用介質(zhì)材料的特性材料損耗角正切（10GHz時）相對介電常數(shù) 電導(dǎo)率應(yīng)用氧化鋁陶瓷%96%85%26151098微帶線藍(lán)寶石110微帶線，集總參數(shù)元件玻璃205微帶線，集總參數(shù)元件熔石英14微帶線，集總參數(shù)元件氧化玻17微帶線復(fù)合介質(zhì)基片金紅石4100微帶線鐵氧體214微帶線，不可逆元件聚四氟乙烯15微帶線3）環(huán)境適應(yīng)性選擇現(xiàn)有的微波基材，對于標(biāo)準(zhǔn)要求的55~+125℃環(huán)境溫度范圍都沒有問題。但還應(yīng)考慮兩點，一是孔化與否對基材選擇的影響，對于要求通孔金屬化的微波板，基材z軸熱膨脹系數(shù)越大，意味著在高低溫沖擊下，金屬化孔斷裂的可能性越大，因而在滿足介電性能的前提下，應(yīng)盡可能的選擇z軸熱膨脹系數(shù)小的基材；二是適度對基材板選擇的影響，基材樹脂本身吸水性很小，但加入增強材料后，其整體的吸水性增大，在高溫環(huán)境下使用時會對介電性能產(chǎn)生影響，因而選材時應(yīng)選擇吸水性小的基材或采取結(jié)構(gòu)工藝上的措施進(jìn)行保護(hù)。 功分器 功率分配器定義在射頻/微波電路中，為了將功率按一定的比例分成兩路或多路，需要使用功率分配器（簡稱功分器）。在近代射頻/微波大功率固態(tài)發(fā)射源的功率放大器中廣泛地使用著功率分配器。功率分配器的技術(shù)指標(biāo)包括頻率范圍、承受功率、主路到支路的分配損耗、輸入輸出間的插入損耗。支路端口間的隔離度、每個端口的電壓駐波比等。（1） 頻率范圍。這是各種射頻/微波電路的工作前提，功率分配器的設(shè)計結(jié)構(gòu)與工作頻率密切相關(guān)。必須首先明確分配器的工作頻率，才能進(jìn)行下面的設(shè)計。（2） 承受功率。在大功率分配器/合成器中，電路元件所能承受的最大功率是核心指標(biāo)，它決定了采用什么形式的傳輸線才能實現(xiàn)設(shè)計任務(wù)。一般地，傳輸線承受功率由小到大的次序是微帶線、帶狀線、同軸線、空氣帶狀線、空氣同軸線，要根據(jù)設(shè)計任務(wù)來選擇用何種傳輸線。（3） 分配損耗。主路到支路的分配損耗實質(zhì)上與功率分配器的功率分配比有關(guān)。如兩等分功率分配器的分配損耗是3dB，四等分功率分配器的分配損耗是6dB。定義： （213）式中 （214）（4） 插入損耗。輸入輸出間的插入損耗是由于傳輸線（如微帶線）的介質(zhì)或?qū)w不理想等因素，考慮輸入端的駐波比所帶來的損耗。定義 （215）其中，A是實際測量值。在其他支路端口接入匹配負(fù)載，測量主路到某一支路間的傳輸損耗?？梢韵胂?，A是理想值就是Ad。在功率分配器的實際工作中，幾乎都是用A作為研究對象。（5） 隔離度。支路端口間的隔離度是功率分配器的另一個重要指標(biāo)。如果從每個支路端口輸入功率只能從主路端口輸出，而不應(yīng)該從其他支路輸出，這就要求支路之間有足夠的隔離度。在主路和其他支路都接匹配負(fù)載的情況下，i口和j口的隔離度定義為 （216）隔離度的測量也可按照這個定義進(jìn)行。（6）駐波比。每個端口的電壓駐波比越小越好。 功率分配器的工作原理一分為二功率分配器是三端口網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖22所示。圖22 功率分配器示意圖信號輸入端的功率為P1，而其他兩個輸出端口的功率分別為P2和P3。由能量守恒定律可知P1= P2+ P3。如果P2（dBm）= P3（dBm），三端功率間的關(guān)系可寫成P2（dBm）= P3（dBm） =Pin（dBm）3dB （217）當(dāng)然，P2并不一定要等于P3，只是相等的情況在實際電路中最常用。因此，功率分配器可分為等分型（P2= P3）和比例型（P2= kP3）兩種類型。 微帶線功率分配器功率分配器/合成器有兩路和多路或三路情況下。（1） 兩路功率分配器如圖23是兩路微帶線威爾金森功率分配器示意圖。圖23 威爾金森功率分配器示意圖這是一個功率分配器，Z0是特性阻抗，λg是信號的波導(dǎo)波長，R是隔離電阻。當(dāng)信號從左端一號端口輸入時，功率從二號端口和三號端口等功率輸出。如果有必要，輸出功率可按一定比例分配，并保持電壓同相，電阻R上無電流，不吸收功率。若二號端口或三號端口有失配，則反射功率通過分支叉口和電阻兩路到達(dá)另一支路的電壓等幅反相而抵消，在此點沒有輸出，從而可保證兩輸出端有良好的隔離。考慮一般情況（比例分配輸入功率）下，設(shè)三號端口P3和二號端口P2的輸出功率比為k2，即 (218)由于一號端口到二號端口與一號端口到三號端口的線長度相等，故二號端口的電壓U2與三號端口的電壓U3相等，即U2= U3。二號端口與三號端口的輸出功率與電壓的關(guān)系為 (219)將上式代入（218），得 （220）即 （221）式中，ZZ3為二號端口和三號端口的輸入阻抗，若選 （222）則可以滿足式（221）。為了保證一號端口匹配，應(yīng)有 （223）同時考慮到 (224）則 (225）所以 （226）為了實現(xiàn)二號端口和三號端口的隔離，即二號端口或三號端口的反射波不會進(jìn)入三號端口或者二號端口，可選 （227）在等功率分配的情況下，即在P2=P3，k=1，于是 (228）3 總體設(shè)計對于不等分功率分配器的每一路功率是不相等的，但是依然可以根據(jù)上面的分配原理進(jìn)行計算，只是由于功率的不等分引起了阻抗的不相等，我們可以根據(jù)每一路的功率比計算出阻抗比，從而通過阻抗變換節(jié)對每一路進(jìn)行阻抗匹配。解決了不等分的分配后，其他的隔離原理等計算方法同等功率分配器的完全相同。對于微帶功率分配器我們常用的是功率等分的功率分配器，有很多軟件對于功率分配器的仿真都是可以的，常用的有ESSOF，ADS，Microwave Office等，由于軟件仿真的結(jié)果是理想化的，所以插入損耗與實際的差別由于電阻接頭等引