微带线是在介质基片的一面制作导体带,另一面制作接地金属平板而构成。微带线是半开放系统,虽然接地金属板可以帮助挡场的泄露,但是导体带会带来辐射,所以微微带线的缺点之一就是它有较高的损耗并与邻近的导体带之间容易形成干扰。

       微带线的损耗和相互干扰的程度与介质基片的相对介电常数εr有关,如果εr增大,可以减小损耗和相互干扰的程度,所以经常选用介电常数高、高频损耗小的材料

       如果导体带与接地金属板之间由一种介质包围,则微带线可以传输TEM波。但是,微带线导体带周围有两种介质(底下是一种介质,上方是空气),存在介质-空气的分界面,所以这种半开放系统虽然便于制作,但是在特性参数计算上带来了复杂性。同时,微带线不可能传输TEM波,而是传输准TEM波

微带线的有效介电常数和特性阻抗

       上图所示,是实际情况中的微带线,存在着介质的分界面。我们可以定义一种全部填充等效介质的微带线(即微带线上下都是一种介质),等效介质的有效相对介电常数为εre,这种等效的微带线和上图所示真实的微带线具有相同的相速度和特性阻抗。

微带线有效相对介电常数的近似计算公式为:

       W表示导体带的宽度,h表示介质基片的厚度,εr为介质基片的相对介电常数。

       利用微带线的有效相对介电常数,可以得到微带线特性阻抗Z0的近似计算公式:

 在给定微带线的特性阻抗Z0和介质的相对介电常数εr后,也可以求出W/h的值。

W/h的计算公式为:

 其中,

例题 :假设使用厚度h=1.02mm,εr=10的介质基片设计特性阻抗为50Ω的微带线,计算导体带宽度W。 

       在前面的公式中,等效介电常数被视为充满微带线周围空间的均匀介质的介电常数,该均匀介质替代了介质基片和周围空气。用等效介电常数的概念能计算微带线的相速度:

由此可以导出波长的表达式:

式中,c为光速,f是工作频率,λ0为电磁波在自由空间的波长。

资料来源:

《射频电路理论与设计》第2版  黄玉兰著

《射频电路设计——理论与应用》第二版 Reinhold Ludwig  Gene Bogdanov著 

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