【正文】 ?????????????? 1 2 00 ?hWu?是波阻抗 第 2章 傳輸線理論 利用上式可計(jì)算精度非常高的微帶線特性阻抗。 射頻信號在微帶線中的波長 (波導(dǎo)波長 )可以根據(jù)有效相對介電常數(shù)表示： 為射頻信號在自由空間的波長。 eff?effg ??? 0?0?例 23 微帶傳輸線的介質(zhì)基板相對介電常數(shù)為 ，基板厚度為 ，微帶線的寬度為 W=，微帶線的厚度可 以忽略不計(jì)。試求 (1)該微帶線中射頻信號的相速度 Vp， (2)當(dāng)工作頻率為 3GHz時，八分之一波長微帶線的長度。 (3)在 3GHz的頻率下，長度為 1cm的微帶傳輸線引起的相 位差。 第 2章 傳輸線理論 首先用下圖確定近似的 w/h比值 ,選擇對應(yīng) ε r= ,找出 Z0=50?. w/h近似為 。 當(dāng)選擇 w/h2時 ,用下面的公式 : A= w/h= 把以上結(jié)果代入下式 例 24 一個實(shí)際的射頻電路需要具有 50Ω的特性阻抗，選用一 PCB板材 FR4，其相對介電常數(shù)為 ，厚度為 40mil，求出敷銅帶的寬度、相速度和在 2GHz時的波長。 282 ?? AAeehw)(112 12 0rrrrfZZA????? ??????21)121(2 12 1 ?????? Whrre f f ???第 2章 傳輸線理論 得到有效介電常數(shù)為 最后得 Z0=? )) n (3(0 ??????hwhwe f ff?是在自由空間的波阻抗??? 00 ??fZ它是很接近于 50 ?的目標(biāo)阻抗 ,所以表示我們的結(jié)果是正確的。 用獲得的 的比值，求出敷銅帶的寬度 ，最后，可用有效介電常數(shù)估算微帶線的相速度： 和在 2GHz時的有效波長： hwsmcve f fp / 8??? ?mmfv p ????w第 2章 傳輸線理論 （ 2） 用軟件 。 Microwave Office,輸入微帶的物理參數(shù)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) ,就能很快得到微帶線的電性能參數(shù) ,并可調(diào)整或優(yōu)化微帶線的物理參數(shù) 。 數(shù)學(xué)計(jì)算軟件 Mathcad11， 只要寫入數(shù)學(xué)公式 ,就能完成計(jì)算任務(wù) 。 Agilent公司的射頻電路設(shè)計(jì)仿真軟件 ADS可以計(jì)算相關(guān)參數(shù) 。 第 2章 傳輸線理論 第 2章 傳輸線理論 第 2章 傳輸線理論 平行雙線傳輸線的特性阻抗： 特性阻抗 : 平行雙線傳輸線的特性阻抗一般為 250700Ω連接平衡振子天線和電視機(jī)的扁平饋線的特性阻抗為 300Ω。 D02 RRDZr2ln12 00??第 2章 傳輸線理論 同軸電纜的特性阻抗 特性阻抗 : abZrln600??r? 為內(nèi)外導(dǎo)體間填充介質(zhì)的相對介電常數(shù)。同軸線的特性阻抗有 50 Ω和 75 Ω。 第 2章 傳輸線理論 5. 構(gòu)成微帶線的材料就是金屬和介質(zhì) ,對金屬的要求是導(dǎo)電性能 ,對介質(zhì)的要求是提供合適的介電常數(shù) ,而不帶來損耗。對材料的要求還與制造成本和系統(tǒng)性能有關(guān)。 介質(zhì)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。 第 2章 傳輸線理論 8. 已知 Z0=75Ω,θ=30176。 ,f0=900MHz,負(fù)載為 50Ω,計(jì)算 （ 1） 反射系數(shù) ΓL,回波損耗 RL,VSWR。 （ 2） 輸入阻抗 Zin,輸入反射系數(shù) Γin。 （ 3） 基板為 FR4的微帶線寬度 W、 長度 L及單位損耗量 AdB。 基板參數(shù)：基板介電常數(shù) εr=, tanδ=,基板高度 h=62mil,基板導(dǎo)線金屬銅 ,基板導(dǎo)線厚度 t=。 第 2章 傳輸線理論 損耗角正切 電力電容器是一種實(shí)際電容器、不是理想電容器，在外施交流電壓的作用下，除了會輸出一定容量的無功功率 Q之外，在電容器的內(nèi)部介質(zhì)中、在電容器的極板（鋁箔）中、引線等導(dǎo)體中，以及在瓷瓶間的漏泄電流等都會產(chǎn)生一定的有功損耗功率 P。通常把電容器的有功功率 P與無功功率 Q的比值稱做為該電容器的損耗角正切，并用下式表示： tanδ=P/Q 式中： tanδ— 電容器的損耗角正切（％）； P— 電容器的有功功率（ W）； Q— 電容器的無功功率（ var）。 第 2章 傳輸線理論 解： (3) 用 Microwave Office和 Mathcad11和 ADS都可以計(jì)算出微帶物理參數(shù)如下： W= L= AdB=? ?11 75507550)1(00???????????????????LLLLLLLV S W RRZZZZ?)601 80(00 )2058(tantan)2(???????????jjdinLLLineejjZZjZZZZd???第 2章 傳輸線理論 通常使用的是矩形波導(dǎo) ,基本結(jié)構(gòu)尺寸是 a b的矩形橫截面 ,長度一般要大于幾個波長 ,如圖所示 。 xybzaO矩形波導(dǎo)的基波是 H10波。（ ab） 第 2章 傳輸線理論 一般情況下 ,矩形波導(dǎo)傳輸?shù)?H10模 ,場方程為 0)c o s ()s i n ()s i n ()(10)(10)(102?????????yzxztjzztjcxztjcyHEEexaHHexaHakjHexaHakjE??????????????電磁場只有三個分量 ,與 y無關(guān) ,說明三個分量在 y方向沒有變化。 第 2章 傳輸線理論 H10模的電磁場沿 z方向向 λ g/2內(nèi)的立體結(jié)構(gòu)就像一個“ 鳥籠 ” ,如圖 219所示 。 傳播方向?g / 2ba圖 219 矩形波導(dǎo)主模 H10的電磁場結(jié)構(gòu) 電場在 x方向呈正弦分布 ,在 a/2處為最大值 ,電力線垂直于波導(dǎo)寬邊。 磁場有 x和 z兩個方向 ,其中 x方向在 a/2處最大 ,z方向在 a/2處最小 ,磁力線呈橢圓面形 ,與波導(dǎo)寬邊面平行。 第 2章 傳輸線理論 波導(dǎo)內(nèi)傳輸?shù)氖?色散波 ,波導(dǎo)內(nèi)的波長比自由空間波長大 ,為 波導(dǎo)的尺寸選擇原則是 ,只有主模傳輸 ,有足夠的功率容量 ,損耗小 ,尺寸盡可能小 。 考慮這些因素 ,通常取 a= 221 ????????ag???2ab?第 2章 傳輸線理論 波導(dǎo)尺寸與信號的工作頻率有關(guān) , 國家對波導(dǎo)a b有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 , 表 23給出了波導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)頻段和尺寸 。 表 23 波導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)頻段和尺寸 第 2章 傳輸線理論 同軸線廣泛應(yīng)用于射頻和微波低端 。 同軸線分為三類： 剛性同軸線 ,主要是空氣介質(zhì)的同軸元件和陶瓷類剛性介質(zhì)的同軸元件； 軟同軸電纜 ,用于信號傳輸 、 系統(tǒng)連接和測試儀器 ,尺寸有國家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)； 半剛性電纜 ,主要是系統(tǒng)連接 ,尺寸有國家標(biāo)準(zhǔn) ,根據(jù)實(shí)際需要選用 。 同軸線的尺寸選擇原則是 ,只有主模 TEM模傳輸 ,有足夠的功率容量 ,損耗小 , 尺寸盡可能小 。 尺寸的選擇就是決定內(nèi)導(dǎo)體外半徑 a和外導(dǎo)體內(nèi)半徑 b的值 。 第 2章 傳輸線理論 表 24 對于軟同軸電纜和半剛性電纜 ,其標(biāo)準(zhǔn)國內(nèi)外廠家均有手冊可參閱 ,這類電纜要和同軸接頭配套使用 。