简介
编辑微带线是一种电传输线,可以使用任何技术制造,其中导体通过称为基板的介电层与接地平面隔开。微带线用于传输微波频率信号。
典型的实现技术是印刷电路板、涂有介电层的氧化铝或有时是硅或其他一些类似技术。天线、耦合器、滤波器、功率分配器等微波元件可以由微带线形成,整个器件以金属化图案的形式存在于基板上。因此,微带线比传统的波导技术便宜得多,而且更轻、更紧凑。微带线由 ITT 实验室开发。
与波导相比,微带线的缺点是通常功率处理能力较低,损耗较高。此外,与波导不同,微带线通常不封闭,因此容易受到串扰和无意辐射的影响。
为获得最低成本,微带线设备可构建在普通 FR-4(标准 PCB)基板上。然而,人们经常发现 FR4 中的介电损耗在微波频率下过高,并且介电常数没有得到足够严格的控制。由于这些原因,通常使用氧化铝基板。从单片集成的角度来看,使用集成电路/单片微波集成电路技术的微跳闸可能是可行的,但它们的性能可能会受到可用的介电层和导体厚度的限制。
微带线也用于高速数字 PCB 设计,其中信号需要以最小失真从组件的一部分路由到另一部分,并避免高串扰和辐射。
微带线是平面传输线的多种形式之一,其他包括带状线和共面波导,并且可以将所有这些集成在同一基板上。
差分微带线——微带线的一对平衡信号——通常用于高速信号,例如 DDR2 SDRAM 时钟、USB 高速数据线、PCI Express 数据线、LVDS 数据线等,通常都在同一条线上 印刷电路板。大多数 PCB 设计工具都支持此类差分对。
不均匀性
编辑微带线携带的电磁波一部分存在于介质衬底中,一部分存在于其上方的空气中。通常,基板的介电常数将不同于(并且大于)空气的介电常数,因此波在非均匀介质中传播。因此,传播速度介于无线电波在基板中的速度和无线电波在空气中的速度之间。这种行为通常通过说明微带的有效介电常数(或有效相对介电常数)来描述;这是等效均匀介质(即产生相同传播速度的介质)的介电常数。
不均匀介质的进一步后果包括:
- 该线不支持真正的 TEM 波;在非零频率下,E 和 H 场都将具有纵向分量(混合模式)。但纵向分量很小,因此主模被称为准TEM。
- 线路分散。随着频率的增加,有效介电常数逐渐向衬底的有效介电常数攀升,因此相速度逐渐减小。即使使用非色散衬底材料也是如此(衬底介电常数通常会随着频率的增加而下降)。
- 线路的特征阻抗随频率略有变化(同样,即使使用非色散基板材料)。非 TEM 模式的特性阻抗没有xxx定义,根据使用的精确定义,微带线的阻抗会随着频率的增加而上升、下降或下降然后上升。特性阻抗的低频极限称为准静态特性阻抗,对于特性阻抗的所有定义都是相同的。
- 波阻抗随线路的横截面而变化。
- 微带线辐射和不连续元件,如短截线和柱,它们在带状线中是纯电抗,由于它们的辐射而具有小的电阻分量。
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