微波工程 - 传输线类型

传统的明线传输线不适合微波传输，因为辐射损耗较大。在微波频率下，所采用的传输线大致可分为三类。它们是 −

多导体线

具有多个导体的传输线称为多导体线。

这种线主要用于高频应用。

同轴线由内径为d的内导体和围绕其的同心圆柱形绝缘材料组成。它被外导体包围，外导体是内径为D的同心圆柱体。通过查看下图可以很好地理解此结构。

同轴电缆中的基本和主要模式是 TEM 模式。同轴电缆没有截止频率。它允许所有频率通过。但是，对于更高的频率，一些高阶非 TEM 模式开始传播，从而导致大量衰减。

这些是平面传输线，用于 100MHz 至 100GHz 的频率。

带状线由宽度 ω 大于其厚度 t 的中心薄导电带组成。它位于两个宽接地板之间厚度为 b/2 的低损耗电介质 (ε_r) 基板内。接地板的宽度是板间间距的五倍。

金属中心导体的厚度和金属接地平面的厚度相同。下图显示了带状线结构的横截面视图。

带状线中的基本和主要模式是 TEM 模式。对于 b<λ/2，横向不会传播。带状线的阻抗与内导体的宽度 ω 与接地平面之间的距离 b 之比成反比。

带状线的缺点是无法进行调整和调谐。微带线可以避免这一缺点，微带线可以安装有源或无源设备，还可以在电路制造完成后进行细微调整。

微带线是一种非对称平行板传输线，具有介电基板，基板底部为金属化接地，顶部为薄导电带，厚度为"t"，宽度为"ω"。看下图中的微带线，您就能理解这一点。

微带的特性阻抗是带状线宽度(ω)、厚度(t)和线与接地平面之间的距离(h)的函数。微带线有多种类型，例如嵌入式微带线、倒置微带线、悬浮微带线和开槽微带线。

除此之外，一些其他 TEM 线(例如平行带线和共面带线)也已用于微波集成电路。

平行带线类似于双导体传输线。它可以支持准 TEM 模式。下图对此进行了说明。

共面带线由两个导电带形成，其中一个带接地，两者均放置在同一基板表面上，以方便连接。下图解释了这一点。

槽线传输线由介电基板上的导电涂层中的槽或间隙组成，其制造过程与微带线相同。以下是其示意图。

共面波导由沉积在介电板表面上的薄金属膜条组成。该板有两个电极，它们在同一表面上相邻且平行于该条。下图解释了这一点。

所有这些微带线都用于微波应用，在这些应用中，使用体积大且制造成本高的传输线将是一个缺点。

这些也可以表述为开放电磁波导。没有完全封闭在金属屏蔽中的波导可以被视为开放波导。自由空间也被认为是一种开放波导。

开放波导可以定义为任何具有纵向轴对称性和无界横截面的物理设备，能够引导电磁波。它们拥有不再离散的频谱。微带线和光纤也是开放波导的例子。