微波多路功率合成器的设计与仿真(7)
微带线中的电磁场在两种介质中同时传播，因此计算它的特性阻抗时要同时考虑两种介质的影响，为此引入等效介电常数的概念。当传输系统不存在介质基片时，电磁场只在空气中传播，显然此时可以传输TEM 波，其相速等于真空中的光速 c；当空间充满相对介电常数εr≠1的介质时，系统同样可以传输TEM波，其相速为c/ 。所以可以肯定，微带线中准TEM波的相速V1介于这两者之间，令V1= c/ εe就是微带线的等效介电常数，其值介于1和εr之间。
工程中广泛应用的微带线特性阻抗的计算公式为：
2.2.2 传输速度与波长
由于微带线的传输主模为TEM波，所以波的传输速度为：
式中，C为真空中的光速， 为介质的介电常数。
微带线的波导波长为 (2-6)
2.2.3 微带线的损耗与衰减
微带线的损耗包括中心导体带与接地板的电阻损耗和介质损耗两部分。这两种损耗都将使沿着微带线传输的电磁波的幅度随着传输距离的增加而衰减，其衰减常数为：
+ （2—7）
式中， 为微带线单位长度的衰减（即衰减常数）； 为微带线单位长度的导体衰减（即导体衰减常数）； 为单位长度的介质衰减（即介质衰减常数）。
1) 介质损耗
介质损耗是指当电场通过介质时，由于介质分子交替极化和晶格来回碰撞而产生的热损耗。
对于传输TEM波的带状线来说，其介质衰减常数为：
= tan (2-8)
式中， 为自由空间波长，tan 为介质损耗角的正切。为了减小这部分损耗，应选择性能优良的介质作为基片材料。
2) 导体损耗
微带线的导体带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。微带线横截面尺寸远小于波导和同轴线，因此导体损耗也较大，是微带线损耗的主要部分。
微带线的导体衰减常数可由用于增量电感法计算的专用曲线查出。
此外，微带线的损耗与衰减中还包括辐射损耗。辐射损耗是由微带线场结构的半开放性所引起的。减小微带线的横截面尺寸，这部分损耗即很小，只在线的不均匀处才比较显著。为避免辐射，减小衰减，并防止对其它电路产生影响，一般的微带电路均装在金属屏蔽盒中。
2.2.4 微带线中的高次型和色散效应
以上分析都认为微带线工作于TEM波，这在频率较低时是正确的。实验证明，当尺寸选择合适并保证工作频率低于5GHz 时，其纵向分量很小，在产品工程实际中，可按TEM波来处理并且误差较小。当频率提高，各种高次型开始起作用时，按TEM 波来分析得到的微带线参量与实测结果之间的差距将变大，而且高次型的出现还增加了辐射损耗，并引起电路各部分之间的相互耦合，使工作状况恶化，因此在设计微带电路时必须设法消除高次型的影响。
在微带线中，高次型主要有两种：波导波型和表面波型。前者在导带条和接地板之间存在，后者则只要在接地板上放一块介质基片即能存在。
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