• 微帶線

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    微帶線

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    微帶線是一種電傳輸線,可以使用任何技術制造,其中導體通過稱為基板的介電層與接地平面隔開。 微帶線用于傳輸微波頻率信號。

    典型的實現技術是印刷電路板、涂有介電層的氧化鋁或有時是硅或其他一些類似技術。 天線、耦合器、濾波器、功率分配器等微波元件可以由微帶線形成,整個器件以金屬化圖案的形式存在于基板上。 因此,微帶線比傳統的波導技術便宜得多,而且更輕、更緊湊。 微帶線由 ITT 實驗室開發,作為帶狀線的競爭對手(由 Grieg 和 Engelmann 在 1952 年 12 月的 IRE 會議記錄中首次發表)。

    與波導相比,微帶線的缺點是通常功率處理能力較低,損耗較高。 此外,與波導不同,微帶線通常不封閉,因此容易受到串擾和無意輻射的影響。

    為獲得最低成本,微帶線設備可構建在普通 FR-4(標準 PCB)基板上。 然而,人們經常發現 FR4 中的介電損耗在微波頻率下過高,并且介電常數沒有得到足夠嚴格的控制。 由于這些原因,通常使用氧化鋁基板。 從單片集成的角度來看,使用集成電路/單片微波集成電路技術的微跳閘可能是可行的,但它們的性能可能會受到可用的介電層和導體厚度的限制。

    微帶線也用于高速數字 PCB 設計,其中信號需要以最小失真從組件的一部分路由到另一部分,并避免高串擾和輻射。

    微帶線是平面傳輸線的多種形式之一,其他包括帶狀線和共面波導,并且可以將所有這些集成在同一基板上。

    差分微帶線——微帶線的一對平衡信號——通常用于高速信號,例如 DDR2 SDRAM 時鐘、USB 高速數據線、PCI Express 數據線、LVDS 數據線等,通常都在同一條線上 印刷電路板。 大多數 PCB 設計工具都支持此類差分對。

    不均勻性

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    微帶線攜帶的電磁波一部分存在于介質襯底中,一部分存在于其上方的空氣中。 通常,基板的介電常數將不同于(并且大于)空氣的介電常數,因此波在非均勻介質中傳播。 因此,傳播速度介于無線電波在基板中的速度和無線電波在空氣中的速度之間。 這種行為通常通過說明微帶的有效介電常數(或有效相對介電常數)來描述; 這是等效均勻介質(即產生相同傳播速度的介質)的介電常數。

    不均勻介質的進一步后果包括:

    • 該線不支持真正的 TEM 波; 在非零頻率下,E 和 H 場都將具有縱向分量(混合模式)。 但縱向分量很小,因此主模被稱為準TEM。
    • 線路分散。 隨著頻率的增加,有效介電常數逐漸向襯底的有效介電常數攀升,因此相速度逐漸減小。 即使使用非色散襯底材料也是如此(襯底介電常數通常會隨著頻率的增加而下降)。

    微帶線

    • 線路的特征阻抗隨頻率略有變化(同樣,即使使用非色散基板材料)。 非 TEM 模式的特性阻抗沒有xxx定義,根據使用的精確定義,微帶線的阻抗會隨著頻率的增加而上升、下降或下降然后上升。 特性阻抗的低頻極限稱為準靜態特性阻抗,對于特性阻抗的所有定義都是相同的。
    • 波阻抗隨線路的橫截面而變化。
    • 微帶線輻射和不連續元件,如短截線和柱,它們在帶狀線中是純電抗,由于它們的輻射而具有小的電阻分量。

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