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基于HFSS的SIR微带带通滤波器设计(4)
对于TEM波来说, (2.5)
其中, 和 分别代表传输线上的电感和电容。
微带线的特殊结构导致其电场在介质中和空气中都存在,因此线上电磁波的相速不仅与空气有关,同时与所选的介质也有关。二者影响的相对大小,取决于电场在空气和介质中占据范围的相对大小,也和形状与尺寸有关。因此,在这里使用 (即有效介电常数)来代入计算。即令
(2.6)
从而得到
(2.7)
其中, 为其在空气中的特性阻抗,即
(2.8)
仅仅指处于空气中的部分微带线的分布电容。
此外,在频率较高的情况下,一般 大于5GHz时,还应该考虑到色散效应,对相速和特性阻抗进行修正,即这两个参数都要比准TEM波值低大约百分之五。
2.3 微带线的损耗
对于微带线来说,损耗越小越好。微带线的损耗有很多种,一般只考虑其所占比率最大的几个部分:
1.介质损耗:电场通过介质时,介质分子会交替进行极化,同时晶格也会彼此互相碰撞,热损耗较大,一般将这种损耗称为介质损耗。为了减小介质损耗,在选择基片材料时,应该选择如石英等性能较好的材料。
2.导体损耗:微带线的导带和接地的金属基板均为良导体,当有电流通过时,就会产生热损耗。并且微带线工作的微波频段属于高频频段,存在趋肤效应,从而导体的有效截面积就会减小,导体损耗就会增大。除此以外,微带线自身的横截面尺寸就比其他种类的微波传输线要小得多。正是因此上述几个原因,微带线的导体损耗十分大,这部分损耗在总损耗中占有很大比重。
3.辐射损耗:因为微带线场结构是半开放的,因此会产生辐射损耗。为了减少这部分的损耗,通常的做法是将微带电路放置在金属盒之中。
2.4 本章小结
本章主要介绍了微带线的基本理论,包括微带线的基本结构和一些比较重要的相关特性参数。微带线的特殊结构使其在工程应用上有很多优点,通常能满足工程所需的使用效果。对于微带线的基本性质的了解,有利于设计出更合理的滤波器。
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