E面毫米波波导-微带转换电路设计仿真(5)
其中q称为填充系数，表示介质填充程度。当介质全部填充时，q=l，则εe=εr。
可以证明：q主要取决于微带线横截面形状。办即决定于W/h的值，而和介电常数εr的关系较小。当εr产生微小变化时，q值基本上不变。应用此概念，当基片的介电常数产生不大的变化时，应用式(2.6)可求得εe的变化值。根据εe的物理意义，并假定保持导体形状尺寸不变，但去掉介质后空气中的微带线分布电容为 ，则有：
或
空气微带线的特性阻抗Z00，按(2.7)式应为：
由(2.3)、(2.4)、(2.7)、(2.8)等式，可得：
因此，求微带线的特性阻抗时，可先求同尺寸的空气微带线的特性阻抗，再求介质基片存在时的有效介电常数εe，然后按(2.9)式来计算。根据上述诸公式，也可以利用计算机算出各种不同介电常数εr下，各不同的W/h的微带线的有效介电常数εe和特性阻抗Z0。有效介电常数εe已知，则相速Vp也可求出。
2.1.2 微带线的损耗
损耗是传输线的重要参量之一。大的线损往往是不允许的。尤其微带线的损耗要比波导、同轴线大得多，在构成微带电路元件时，其影响必须予以重视。微带线的损耗分成三部分：
a．介质损耗Pε。当电场通过介质时，由于介质分子交替极化和晶格来回碰撞，而产生的热损耗。为了减小这部分损耗，应选择性能优良的介质基片、如rogers5880等基片材料，其损耗角正切比较小，0.254mm厚，适合用在毫米波波段。
b．导体损耗Pc。微带线的导体带条和接地板均具有有限的电导率，电流通过时必然引起热损耗。在高频情况下，趋肤效应减小了微带导体的有效截面积，更增大了这部分损耗。由于微带线横截面尺寸远小于波导和同轴线，导体损耗也较大，是微带线损耗的主要部分。
c．辐射损耗Pr。由微带线场结构的半开放性所引起。减小线的横截面尺寸时，这部分损耗即很小，而只在线的不均匀点才比较显著。为避免辐射，减小衰减，并防止对其它电路的影响，一般的微带电路均装在会属屏蔽盒中。
当用微带线构成腔体、滤波器等元件时，常常要考虑到品质因数Q的问题。Q值的定义如下：
Q=一段微带线上的最大储能×2π/一段微带线一个周期内的损耗能量
根据电磁理论，微带谐振器的无载品质因数Q0如下关系<3>：
(2.10)
式中Qc为表征导体Ohm损耗的品质因数，Qε为表征介质衬底材料微波损耗的品质因数， Qr为表征辐射损耗的品质因数。
根据定义， Q0还可表示为
(2.11)
式ω0为谐振角频率，W0为谐振器的总储能，P为谐振器的总耗能，即
(2.12)
式中Pc为导体损耗，Pε为介质衬底材料损耗，Pr为辐射损耗。从(2.10)、(2.11)、(2.12)式可知，若增加Q0，要求提高Qc、Qε和Qr或降低Pc、Pε和Pr。因此，损耗是微带线的重要参量之一。
2.1.3 微带线的色散特性
对微带线进行的分析，一般都认为微带线系工作于TEM波，这在频率低是正确的。当频率提高，而各种高次波型开始起作用时，按TEM波分析得到的微带线参量与实测结果之间的差距将加大。对于一般的微带线截面尺寸(W和h都是lmm左右)，实验结果表明，当工作频率低于5000MHz时，微带线的相速、特性阻抗等
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