第3章微波传输线第3章微波传输线第1页，共39页，星期日，2025年，2月5日3―1引言微波传输线：用来传输微波信号和微波能量的传输线。微波传输线可分为三类:1.TEM模传输线(包括准TEM模传输线）2.TE模和TM模传输线3.表面波传输线,其传输模式一般为混合模第2页，共39页，星期日，2025年，2月5日图3―1―1TEM模传输线TE模和TM模传输线表面波传输线准TEM模介质波导介质镜像线第3页，共39页，星期日，2025年，2月5日平行双线用于传输低频微波能量和信号;当频率提高到其波长和两根导线间的距离可以相比时,电磁能量会通过导线向空间辐射出去,损耗随之增加,频率愈高,损耗愈大,因此在微波的高频段,平行双线不能用来作为传输线。?平行双线典型的平行双线：连接天线和电视机的扁平馈线计算机的USB延长线电源线固定电话线第4页，共39页，星期日，2025年，2月5日同轴线传输线所传输的电磁波频率范围较平行双线高,适用于厘米波段，是目前常用的微波传输线。若频率继续提高,同轴线的横截面尺寸必须相应减小,才能保证它只传输TEM模,这样会导致同轴线的导体损耗增加,传输功率容量降低。因此同轴线又不能传输更高频率的电磁波,一般只适用于厘米波段。?同轴线典型的应用：有限电视网卫星地面接收站高速局域网第5页，共39页，星期日，2025年，2月5日矩形波导波导（空心金属管）当横截面尺寸与工作波长满足一定关系时，可以传输电磁波。是微波波段常用的传输线。在低频段不采用波导来传输能量，否则尺寸太大，重量太重圆波导缺点：频带窄采用脊波导加宽频带第6页，共39页，星期日，2025年，2月5日电子产品的发展方向—“小”优点：体积小，重量轻，频带宽缺点：损耗大，功率容量小主要用于小功率的微波系统微带第7页，共39页，星期日，2025年，2月5日带状线可以看做三层微带传输线带状线第8页，共39页，星期日，2025年，2月5日3―2带状线带状线由一条厚度为t,宽度为W的矩形截面的中心导带和上、下两块接地板构成。两接地板的距离为b。中心导带的周围媒质可以是空气,也可以是其它介质。带状线中传输的主模为TEM模。?带状线第9页，共39页，星期日，2025年，2月5日一、特性阻抗TEM模传输线特性阻抗的计算公式为(3―2―1)式中L1和C1分别为带状线单位长度上的分布电感和分布电容;vp为带状线中TEM模的传播速度。零厚度中心导带带状线特性阻抗的精确公式：?(3―2―2)第10页，共39页，星期日，2025年，2月5日式中：为第一类完全椭圆积分为第一类余全椭圆积分为模数为余模数第11页，共39页，星期日，2025年，2月5日图3―2―2结论：尺寸w/b，t/b越大，特性阻抗Z0越低中心导带周围介质的介电常数越大，特性阻抗Z0越低第12页，共39页，星期日，2025年，2月5日二、带状线尺寸的设计考虑1.带状线的尺寸必须满足关系式：(3―2―3)带状线中才能保证只传输TEM模式中λmin为最短工作波长。2.接地板宽度D和接地板间距b必须满足：?(3―2―4)第13页，共39页，星期日，2025年，2月5日3―3微带传输线介质基片的一边为中心导带,另一边为接地板,其基片厚度为h,中心导带的宽度为w。?第14页，共39页，星期日，2025年，2月5日制作工艺：先将基片(最常用的是氧化铝)研磨、抛光和清洗,然后放在真空镀膜机中形成一层铬-金层,再利用光刻技术制成所需要的电路,最后采用电镀的办法加厚金属层的厚度,并装接上所需要的有源器件和其它元件,形成微带电路。第15页，共39页，星期日，2025年，2月5日一、微带线中的主模对于空气介质的微带线,周围是均匀的空气,因此它可以存在无色散的TEM模。实际的微带线是制作在介质基片上的,由于存在空气和介质的分界面,只能存在TE模和TM模的混合模。在微波波段的低频端由于场的色散现象很弱,传输模式类似于TEM模,故称为准TEM模。?第16页，共39页，星期日，2025年，2月5日二、微带线的特性阻抗在微波波段微带线工作在弱色散区,因此把微带线的工作模