微波電路及其pcb技術(shù)設(shè)計(jì)知識(shí)(參考版)
2025-06-26 04:15本頁(yè)面
【正文】 ● 微波級(jí)高頻電路PCB帶裝線的分布參數(shù)特性，可以通過(guò)一些關(guān)系常數(shù)所體現(xiàn)的表達(dá)式表征，并通過(guò)這些常數(shù)達(dá)到PCB設(shè)計(jì)目的。 ● 分布參數(shù)的考察，涉及電磁波理論中的一些基本物理定義，認(rèn)真掌握這些物理定義在電路中的體現(xiàn)及計(jì)算方式，是解決設(shè)計(jì)實(shí)際的根本手段之一。 ● 反射波概念是提高電路輸出功率或效率的根本概念，否則將導(dǎo)致與設(shè)計(jì)不符的一系列問(wèn)題。工作頻率越高，這種特性越突出。 綜上所述，可以推知高頻電路及其PCB設(shè)計(jì)原則如下：可以推出： ■ Vp=相速，行波等相位點(diǎn)的傳播速度。 ■ γ=傳播常數(shù)。其為電磁波沿PCB傳輸線傳播單位長(zhǎng)度的相移，與波長(zhǎng)有關(guān)系：β=2π/λ。 ■ α=衰減常數(shù)。分別對(duì)式中兩項(xiàng)作函數(shù)圖，可知：第一項(xiàng)電流為隨時(shí)間沿+Z方向（由電源到負(fù)載）的電流波；第二項(xiàng)為隨時(shí)間沿Z方向（由負(fù)載到電源）傳輸?shù)碾娏鞑ā?i(t , z) = Acos(ωtβz)cos(ωt+βz) 1．入射波與反射波 ● 行波的能量形式，體現(xiàn)為電磁波形式，而且在導(dǎo)體引導(dǎo)下沿線傳播。 ● 當(dāng)PCB走線與工作波長(zhǎng)可相比擬時(shí)，電壓和電流從一端傳到另一端的形式已不是電動(dòng)勢(shì)作用下的電流規(guī)律，而是以行波形式傳播，但不是向周圍輻射。 有電壓必有電場(chǎng)，有電流必有磁場(chǎng)，所以沿線電場(chǎng)與磁場(chǎng)是以簡(jiǎn)諧規(guī)律沿傳輸線傳播的。這種電壓行波，在工作波長(zhǎng)與所考察傳輸線長(zhǎng)度可比擬時(shí)，是較為明顯的。 若將圖6中電源換為簡(jiǎn)諧規(guī)律的交流源，可以推知，將有一電壓行波從左至右傳播。 圖3所示的PCB條狀雙線等效電路中，在直流電源接入瞬間，從左到右，電壓和電流是以依次向相鄰電容充電，然后向次級(jí)電容放電的過(guò)程形式傳播的，稱為電流行波。 ● PCB中，可分別近似認(rèn)為d為銅皮寬度（對(duì)電感）或銅皮厚度（對(duì)電容），前提是對(duì)無(wú)接地板的同面雙線。當(dāng)介質(zhì)為空氣時(shí)，μ=μ0=4E5（H/cm）；ε=線間介電常數(shù)。 C1≈πε/ln(2D/d)根據(jù)電磁場(chǎng)理論，可知每1cm的條狀雙傳輸線電感量與電容量分別為： 通常將一段雙線導(dǎo)線分成許多小段（例如每段長(zhǎng)度1cm），然后將每段雙導(dǎo)線所具有的分布電感與電容量表示為集中參數(shù)形式，如圖5所示。 ● 當(dāng)工作頻率較高時(shí)，集中參數(shù)將轉(zhuǎn)化為分布參數(shù)，并起主導(dǎo)作用。 當(dāng)電路中電感量小到一定程度，將使線圈等效為直線（圖4b.）；當(dāng)電容量小到一定程度，將由導(dǎo)線間分布電容所替代（圖4c.）。 （一）分布參數(shù)概念與雙傳輸線對(duì)于集中參數(shù)電路，隨著工作頻率的提高，電路中的電感量和電容量都將相應(yīng)減少，如圖4所示的振蕩回路。 。 圖中雙線之一和接地板連通）。 微波雙線場(chǎng)分布示意（注：圖中雙線之一和接地板連通）。 條狀線場(chǎng)分布示意圖。微帶線的雙線特征 注：在許多微波專業(yè)論述中，均僅僅描述由常規(guī)均勻圓柱形導(dǎo)體構(gòu)成的雙傳輸線，對(duì)PCB 電路的雙線描述則以矩形條狀線為常規(guī)雙傳輸線。從雙傳輸線到微帶，僅邊緣特性改變，定性特征基本一致。在微波級(jí)工作頻率的PCB 基板上，可以構(gòu)成常規(guī)的異面平行雙線（）或變異的異面平行雙線（）。 微帶線是由微波雙線在特定條件下的具體應(yīng)用。 1 總之，可以認(rèn)為雙傳輸線理論是在綜合所有電子電路特征基礎(chǔ)上誕生的。 ■ 在許多情況下，電路中的無(wú)源元器件，均可等效為特定規(guī)格的傳輸線或微帶線，并可用雙傳輸線理論及其
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