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微带线的不连续性和解决方法

2023-02-21 射频学堂 阅读:
在射频电路设计中,微带线是最常用的一种传输线,从某种角度来说,微带线就是PCB上直流/数字线的一种射频实现形式。我们今天一起来学习下微带线的不连续性和解决方法。

在射频电路设计中,微带线是最常用的一种传输线,从某种角度来说,微带线就是PCB上直流/数字线的一种射频实现形式。我们今天一起来学习下微带线的不连续性和解决方法。wyaednc

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No.1 微带线的不连续性wyaednc

不连续是指微带线阻抗的不连续。常见的不连续有:微带线的开路,微带线阶梯,和微带线拐角。我们分别介绍一下其不连续带来的影响和避免方法。wyaednc

1.1 微带线的开路wyaednc

微带线的开路是通过将微带线的导体带条切断形成的,如下图所示。但是这种截断带来的开路并不是理想的开路,或者说在射频上不能叫做开路。由于边缘场的存在,其在开路点和地之间形成一个电容,在某个频率下,电磁波信号就可以通过这个电容,从而使得开路效果失效。所以在分析开路微带线时,我们可以用以下的等效电容来代替开路点的边缘场效应。wyaednc

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其等效电路如下:wyaednc

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理想开路时的阻抗可等效为无穷大,因为当小于四分之一波长的理想开路线的输入阻抗等效为电容,所以这个等效电容可以用一段小于四分之一波长的开路短截线来代替。如下图所示:wyaednc

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这就是射频设计的巧妙之处,通过上面的讨论,我们知道,至少我们可以做到在某个/些频率上理想开路。wyaednc

这个开路短截线的长度delt L可以由以下公式近似计算得出:wyaednc

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Ee为微带线的等效介电常数,W和h分别为微带线导体带条的宽度和介质厚度。实际设计中,这个delt L常常用下列近似值来代替。ΔL≈0.33hwyaednc

1.2 微带线的阶梯wyaednc

阶跃阻抗线是一种常见的滤波器构成形式,这里我们首先看一下微带线的阶跃。这个阶跃就是只在微带传输线中当中心导体带条宽度不一致时,产生的阻抗变化。如下图所示。wyaednc

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注意,这种导体带条宽度的不一致,不仅会产生阻抗的变化,还会引起高次模,可用一个电感和两端传输线来等效。wyaednc

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注意,这个时候,就会产生谐振。这个谐振在很多时候无关紧要,但有时候却会产生不小的麻烦。其等效电路如下:wyaednc

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1.3 微带拐角wyaednc

在微带电路中,为了改变电磁波信号的传输方向,常常需要用到微带拐角。毕竟一直走直线会产生不小的浪费。下图是一个最简单的微带拐角。在拐角处会有不连续电容产生,这个电容主要是由于微带线的面积增大引起的,为此,可以用到圆弧角来代替,当圆弧角的半径r大于3倍的线宽时,拐角所带来的不连续性可以消除或者忽略,但是会增加微带线占据的PCB面积。wyaednc

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微带线的不连续性会引入寄生电抗,从而会引起电磁波信号相位,幅度的误差,也会引入输入输出阻抗匹配问题,一种最常用的方法就是将微带线不连续性削角,以使得不连续性的影响降到最低。常见的削角方式如下图所示。wyaednc

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结语wyaednc

微带线的不连续在射频电路设计中会经常遇到,也常常会给电路设计带来不小的麻烦。不过不要紧,解决方法也比较简单。wyaednc

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参考文献:wyaednc

1,微波工程, Pozer Davidwyaednc

2, 微波技术与微波器件   栾秀珍等wyaednc

3,微带电路 wyaednc

更多内容,请关注公众号查阅wyaednc

责编:Demi
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