[拼音]：weidaixian he leiweidaixian

[外文]：microstrip and microstrip-like tran ission lines

适合制作微波集成电路的平面结构传输线，有微带线、共面线、槽线和鳍状线等多种形式（图1），应用最广的是微带线。微带线与金属波导相比，它的优点是体积小、重量轻、使用频带宽、可靠性高和制造成本低等；缺点是损耗稍大，功率容量小。

传统的微波传输线是同轴线和金属波导。随着微波频率的不断提高和微波设备的小型化，传输线的结构日益增多。60年代前期，由于微波低损耗介质材料和微波半导体器件的发展，形成了微波集成电路，使微带线得到广泛应用，相继出现了各种类型的微带线。

微带线和类微带线一般用薄膜工艺制造。介质基片选用介电常数高、微波损耗低的材料，如氧化铝陶瓷、石榴石铁氧体和石英等。导体还应具有导电率高、稳定性好、与基片的粘附性强等特点。

含有空气和基片的混合介质传输线。在较低的微波频率上，它的较低模式的纵向场分量很小，因此可近似为TEM模传输线，称为准TEM模（图2）。对于较高的微波频率，则必须考虑混合模的色散特性和高次模的影响。

微带线的主要特性参量有特性阻抗、等效介电常数和衰减常数。特性阻抗 ，式中 C1＝εeffC，是微带线中在传输方向上单位长度内的电容量；C是相同尺寸，但没有基片的空气微带的单位长度电容量；是电磁波在微带中传输的速度;vc是空气中的光速；εeff称为等效介电常数。

衰减常数表示微带的损耗，包括导体损耗、介质损耗和辐射损耗。导体损耗比介质损耗大，它与导带的材料、尺寸和表面光洁度等有关。介质损耗取决于基片的介电常数、损耗角正切以及导带宽度与基片厚度之比(简称微带的宽高比)。辐射损耗也取决于基片的介电常数和微带的宽高比。微带线的任何不连续性，尤其是开路端和弯曲都将使辐射增加。把微带置于金属封闭壳内的屏蔽微带线可避免电磁能辐射。

随着微波频率的提高，用准TEM模方法计算微带线参量的误差逐渐增大，必须采用同时考虑TM模和TE模的混合模分析方法。混合模具有色散特性。

微带线在毫米波频率容易发生高次模。开式微带线的高次模由离散模谱和连续模谱两部分组成，离散模谱属表面波（慢波），连续模谱是快波。屏蔽微带的高次模是离散模谱。

为避免高次模，微带线应选用较低介电常数的介质基片，如石英；或采用悬置微带，在它的基片与接地面之间有空气层相隔，它还可降低损耗。若空气层用低介电常数的材料代替，则称为双层介质微带。

在同一介质基片上置有两条或多条平行导带并互相耦合的微带线。两条平行导带的耦合微带线可激励两种独立的模式。一对耦合线分别端接等幅反相的电压，叫作奇模激励，此时任何横截面上两导带的电压都等幅反相，所传输的波称为奇模。耦合线分别端接等幅同相的电压，则称偶模激励，此时，任何横截面上两导带的电压都等幅同相，所传输的波称为偶模。奇、偶模的场分布不同（图2），其参量也不一样。记耦合微带奇、偶模的单位长度电容量为C0(εr)和Cθ(εr)，当用空气代替基片时，其值为C0(1)和Cθ(1)，且耦合微带的奇、偶模等效介电常数为

εeff，0＝C0(εr)/C0(1)

εeff，θ＝Cθ(εr)/C0(1)

则奇模和偶模的相速度为

奇模和偶模的特性阻抗为

Z0，o＝1/vp，oC0(εr)

Z0，θ＝1/vp，θCθ(εr)

由于奇模激励时电场分布在介质和空气中的比例小于偶模激励，使εeff，0＜εeff，θ，因此vp，o＞vp，θ，Z0，o＜Z0，θ两导带相距越近，则耦合越强，奇、偶模的特性阻抗相差也越大，反之亦然。

除对称平行耦合线外，还有不对称平行耦合和多导带耦合等结构。随着频率的提高，还必须考虑混合模的色散特性和高次模的影响。

它的中心导带与接地带位于介质基片的同一侧，这种结构容易同各种元件、器件并联而无需像微带那样在基片上钻孔安装。共面线存在磁场的椭圆极化区，适宜制作铁氧体非互易器件，这时需要引入等效磁导率μeff。共面线的特性参量也有混合模和准 TEM模两种分析方法。共面线的损耗稍大于微带线。减小中心导带宽度与两接地带间距的比值，可以避免电流在导带边缘的过分集中，从而降低导体损耗。然而为减小辐射损耗，接地带的间距又必须远小于共面线的波导波长。

与微带线呈互补结构，其介质基片仅一侧敷有导电层，并刻有一条窄槽。槽线的电磁场集中在槽的附近，电场横跨于槽上，磁场垂直于槽所在的平面。它也存在磁场的椭圆极化区，与共面线有类似的特点。槽线、共面线均可与微带线结合使用，制成各种微波电路。

槽线只传输混合模，其较低模式类似于矩形波导中的TE10模，但没有截止频率。槽线的特性阻抗为Z0=U2/2P，其中P是传输功率，U是槽间电压。槽缝越宽，则特性阻抗越高。由于制造工艺的限制，槽线只适宜制成高阻抗线，而微带则宜制成低阻抗线。槽线的特性阻抗随频率的变化比微带大，损耗也略大于微带。槽线的等效介电常数随频率提高而增大，但稍低于微带。

由平面集成电路与矩形金属波导结合而成的毫米波集成传输线。平面集成电路置于矩形波导的 E平面内，也可视为屏蔽槽线或用介质片加载的脊波导。屏蔽外壳选用波段的标准金属波导，介质材料用玻璃纤维强化的聚四氟乙烯薄片。鳍状线按平面电路的形式分为单侧、双侧和对蹠等形式，以单侧鳍状线应用最广。鳍状线的特点是单模频带宽、损耗比微带小，以及装配半导体元件和器件较方便等。鳍状线中也只能传输混合模，其较低模式也类似于矩形金属波导中的 TE10模。它与槽线不同之处是电磁场分布在波导中，而不是聚集在槽的附近。鳍状线的特性阻抗在槽宽与波导高度相等时较大，相当于介质片加载的波导。阻抗随槽宽减小而下降，小阻抗受制造工艺限制。鳍状线的导波长一般大于自由空间波长，但当槽宽远小于波导高度时却小于自由空间波长。鳍状线广泛用于20吉赫以上的毫米波频率。

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