【正文】 顯著增加；而減小平行雙線距離會減小擊穿電壓降低其功率。3．表面波傳輸線，包括介質(zhì)波導、鏡像線、單極線，他主要用于傳輸表面波，電磁波能量沿傳輸線表面?zhèn)鬏敚@類傳輸線具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、功率容量大等特點，主要用于毫米波段，用來制作表面天線及某些微波元件。但在高頻傳輸電磁波能量損耗較大。 微波傳輸線不僅可以用來傳輸電磁能量，還可以用來構(gòu)成多種微波元件，傳輸線的種類繁多，按其傳輸?shù)碾姶挪愋涂梢苑譃槿怺2]：1．TEM波傳輸線，其中包括平行雙線、同軸線、帶狀線和微帶線等。傳輸線的特點是其橫向尺寸遠小于工作波長。薄的基片降低了傳輸線的頻率依賴性，而現(xiàn)在微帶線經(jīng)常是微波集成電路的最佳媒介[1]。第一個微帶線采用相對較厚的電介質(zhì)基片，它突顯出非TEM波模的行為，以及線上的頻率色散。但是平面?zhèn)鬏斁€知道20世紀50年代才得到強勢的發(fā)展。平面?zhèn)鬏斁€提供了另一種選擇，它采用帶狀線、微帶線、槽線、共面波導以及很多其他類似的幾何結(jié)構(gòu)，這些平面?zhèn)鬏斁€是緊湊的、低價位的，而且易于與有源器件如二極管、三極管集成來形成微波集成電路。早期的微波系統(tǒng)依靠波導和同軸作為傳輸線媒介，波導具有運行高功率容量及低損耗的優(yōu)點，但它體積大而且價格昂貴。 Matlab software。 關(guān)鍵詞：微帶線 數(shù)學模型 Matlab軟件 微帶線計算器  Research and development of microstrip line calculator AbstractThe microstrip line is a tool that widely used in modern highfrequency and microwave circuit design, also it is an enormous leap for Low frequency circuit design to RF circuit design. However, because of the variety of microstrip line, the plicate mathematical model, and the tedious calculation process, in those condition, this tool brings a lot of difficulties in the practical application.The paper is mitted to programming, which can realize the plex calculation formula of the microstrip line, and we use graphical user interface(GUI) which is a manmathine friendly software. GUI has many elements, such as window, cursor, menu and so on. When selecting and clicking these elements , we can finish many function easily, which is called what you see is what you get, so this characteristic is a good application, especially in the graphics. GUI is the first choice for the software that will be published, and its interface design quality determines the future of software on the market.In order to develop a microstrip line calculator, in this paper, we will use mathematical modeling to analysis the structure of the microstrip line, and design program with GUI tools in Matlab software. In addition, GUI will be translated through the plier into a software that can run independently, so that we can use this calculator software to analysis and integrated design in microstrip line circuit, which can improve the efficiency of the circuit design and reduce the workload of calculation. Key words: Microstrip line。本課題將對微帶線結(jié)構(gòu)進行數(shù)學建模，并且利用Matlab軟件GUI工具進行程序設(shè)計，研制了一個微帶線計算器。用戶通過對這些元素的單擊、選擇等就能很輕松地完成某項功能，這種所見即所得的特性尤其在圖形繪制等方面具有很好的應(yīng)用。然而，由于微帶線種類繁多，數(shù)學模型十分復雜，計算過程異常繁瑣，在實際運用中帶來很多的困難。保密的畢業(yè)設(shè)計(論文)在解密后遵守此規(guī)定。本人簽名： 日期：常熟理工學院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)使用授權(quán)說明本人完全了解常熟理工學院有關(guān)收集、保留和使用畢業(yè)設(shè)計(論文)的規(guī)定，即：本科生在校期間進行畢業(yè)設(shè)計(論文)工作的知識產(chǎn)權(quán)單位屬常熟理工學院。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目 微帶線計算器的研究與開發(fā)學 院 物理與電子工程學院 年 級 2009 專 業(yè) 電子信息工程 班 級 1604091 學 號 160409114 學生姓名 潘 進 指導教師 范 瑜 職 稱 副教授 論文提交日期 2012年1月9日 41常熟理工畢業(yè)設(shè)計（論文）常熟理工學院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)誠信承諾書本人鄭重聲明： 所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計(論文)，是本人在導師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。學校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許畢業(yè)設(shè)計(論文)被查閱和借閱；學校可以將畢業(yè)設(shè)計(論文)的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編畢業(yè)設(shè)計（論文），并且本人電子文檔和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。本人簽名： 日期：導師簽名： 日期：微帶線計算器的研究與開發(fā)摘 要微帶線是現(xiàn)代高頻與微波電路設(shè)計中運用最多的工具，也是從低頻電路設(shè)計到射頻電路設(shè)計的一個飛躍。本課題致力于將復雜的微帶線計算公式用計算機編程實現(xiàn)，采用人機友好的圖形用戶界面（GUI）,采用窗口、光標、按鍵、菜單、文字等元素構(gòu)成的用戶視窗。對一個需要發(fā)布的軟件來說，圖形用戶界面是其首選，并且界面設(shè)計的好壞在某種程度上決定了軟件在市場上的前途。并且將GUI界面通過編譯器變成獨立運行的軟件，能夠運用此計算器軟件進行的微帶線電路的分析與綜合設(shè)計，從而提高電路設(shè)計的效率，減小計算的工作量。 Mathematical model。 Microstrip line calculator 目錄1微波傳輸線的發(fā)展理論 4 4 傳輸線的定義和分類 4 4 4 5 5 6 62 微帶線的理論分析 7 7 7 9 103微帶線的主要參數(shù) 11 11 特性阻抗 11 12 13 13 15 15 微帶線的色散特性 15 18 184軟件開發(fā)流程 19 GUI概述 19 微帶線計算器界面的設(shè)計 20 編譯器的說明和使用 22 22 編譯 23 安裝MCR 23 24 25 285總結(jié) 29參考文獻 30致謝 31附錄 321微波傳輸線的發(fā)展理論微波工程早期的里程碑之一是發(fā)展了用于低耗傳輸微波功率的波導和其他傳輸線。同軸線具有非常寬的寬帶，而且便于實驗應(yīng)用，但在其中制作復雜的微波元件是困難的。第一個平面?zhèn)鬏斁€可能是平面帶狀同軸線，類似于帶線，在第二次世界大戰(zhàn)中用于制作功率分配網(wǎng)絡(luò)。微帶線開發(fā)與ITT實驗室，它是帶狀線的競爭者。這一特點使它比帶狀線更不理想，這種情況知道20世紀60年代開始應(yīng)用很薄的基片才改變。 傳輸線的定義和分類 以橫電磁 (TEM)模的方式傳送電能和電信號的導波結(jié)構(gòu)。主要結(jié)構(gòu)型式有平行雙導線、平行多導線、同軸線、帶狀線，微帶線等，各種傳輸TE模、TM模，或其混合模的波導都可認為是廣義的傳輸線。這類傳輸線主要用來傳輸TEM波，具有頻帶寬的特點。2．TE波和TM傳輸線，又稱包微波傳輸線，其中包括矩形波導、圓波導、脊波導和橢圓波導等，這類傳輸線主要用來傳輸TE波和TM等色散波，具有損耗小、功率容量大、體積大而帶寬窄等特點。本章主要介紹TEM波的傳輸線：平行雙線、同軸線、帶狀線和微帶線。主要用于中波及短波無線電信中作發(fā)射機與天線間的饋線，及有線長途載波通信的傳輸線（現(xiàn)只存留使用于縣鄉(xiāng)以下小容量通信系統(tǒng)中，干線通信中已被光纖所取代）。它是一種寬頻帶的傳輸線，其頻率范圍可從直流一直到100GHz，因此廣泛應(yīng)用于通信設(shè)備、測量系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)及微波元件之中。由于帶狀線可看做是由同軸線演變而來的,因此它傳輸?shù)氖荰EM波,對其傳輸特性可以用靜態(tài)場方法進行分析。最初的平行傳輸線隨著頻率的升高會有顯著的輻射損耗，不適于作很高頻段（例如分米波、厘米波段）電磁波的傳輸線和電路元件，因此發(fā)展成封閉結(jié)構(gòu)的同軸線和波導，防止了輻射損耗，大大提高了工作性能，把微波技術(shù)推進到一個新的水平。此外，同軸線和波導作為傳輸線和電路元件還存在機械加工復雜、成本高、調(diào)整不容易等缺點。 可用印刷電路的方法做成平面電路，電路結(jié)構(gòu)十分緊湊； 高介電常數(shù)的介質(zhì)基片縮短了導波波長，使傳輸線縱、橫向尺寸均大為縮減； 微帶線導體的半邊是自由空間，連接固體器件十分方便一般的傳輸線由兩個或兩個以上的導體組成，用來傳輸TEM波。適合制作微波集成電路。 在本章中，我們學習了傳輸線的發(fā)展，以及傳輸線的幾個類型，一般的傳輸線由兩個或兩個以上的導體組成，用來傳輸TEM波，常見的傳輸線有雙線、同軸線、帶狀線和微帶線等。2 微帶線的理論分析如果說帶狀線可以看出是由同軸線演變而成，那么微帶線則可以看出是雙導線演化而成的。微帶線的幾何結(jié)構(gòu)示于圖21（a）。E xwdy(a)(b)H圖21 微帶線傳輸線：（a）幾何結(jié)構(gòu)；（b）電力線和磁力線 嚴格地講，微帶線屬于非均勻介質(zhì)系統(tǒng)，在非均勻介質(zhì)的結(jié)構(gòu)中不存在TEM模，也不存在純TE?；蚣僒M 模，而是TE模和TM 模的混合模。把此饋電的導線變成扁平導體帶，就形成了上半空間為同一種介質(zhì)的微帶線，若該介質(zhì)是空氣則稱為空氣微帶線。圖22 由普通傳輸線至帶形傳輸線的演變由于空氣微帶線的輻射損耗大，沒有實際的使用價值，通常微帶線是制作在介質(zhì)基片上的,雖然它仍然是雙導線系統(tǒng), 在導體和接地板之間填充有介質(zhì),而上方是空氣，因此，這個系統(tǒng)不僅存在介質(zhì)與導體的分界面，而且存在空氣與導體、空氣與介質(zhì)的分界面。可以證明,在兩種不同介質(zhì)的傳輸系統(tǒng)中,不可能存在單純的TEM模,而只能存在TE模和TM模的混合模。 若電介質(zhì)不存在（=1），則我們可以把這個傳輸線想象成一個雙線傳輸線，它由寬度為W、分開距離為2d的兩個平的帶狀導體組成（根據(jù)鏡像理論接地平面可以拉開）。電介質(zhì)的的存在，特別是電介質(zhì)沒有填充帶的上邊的區(qū)域（y d）的實際情況，使得微帶線的行為和分析復雜化。這樣，在電解質(zhì)、空氣分界面上不可能實現(xiàn)TEM的波的相位匹配。特性阻抗和相位常數(shù)可以用這兩個電容表示為：， （） （）式中是空氣微帶線的特性阻抗，相速度和波導波長則為 = （） （）其中是微帶線的有效介電常數(shù)。 1）微帶線是一根帶狀導(信號線)，與地平面之間用一種電介質(zhì)隔離開。 2）帶狀線是一條置于兩層導電平面之間的電介質(zhì)中間的銅帶線。3）單位長度微帶線的傳輸延遲時間，僅僅取決于介電常數(shù)而與線的寬度或間隔無關(guān)。 5）通常同樣的介質(zhì)條件微帶線的損耗小（線寬），帶狀線的損耗大（線細，有過孔）。另外還比較了微帶線和帶狀線，這兩個重要的傳輸線的區(qū)別，列出了幾個重要區(qū)別。于是相速和傳播常數(shù)由式（）和式（）給出。在這種情況下，我們