微带线型带通滤波器.doc

,原件的基本组成部分。?具有的基片上,通常的微带线如图1所示,在相对绝缘介电常数和厚度hr微带线的主模在基片的底部具有良导体的地面。宽度为w厚度为t的导体带线,波在线上的传输速度所示的一个双导线等效电路来表示。的传输特性可用如图2?混合介质中光速既不同于真空中的光速,中光速,也不同于而是两者混合的,r用表示。V0图1微带线结构示意图微带线的双导线等效电路图2?混合介质相对介电常数用表示。于是得到了微带线的传输特性参数为:0?V?00?,V?????00??2?????LC?V??L1?VL??Z?0CVC??和特性微带线主模特性可以用两个参数表示。通常取混合有效介电常数??又被称为有效介电常数。阻抗。Z?0微带传输线的特性阻抗和有效介电常数都与微带结构尺寸和介电常数有关。它们可以用准TEM模型来近似分析。这是个静电场的边界问题。这个问题的解法很多,主要有保角变换法,迭代渐进法,格林函数法,变分法和解积分方程等。这些方法中大多数都要用数值计算。所得结果常用曲线图表表示出来。用电磁场理论对微带线的各种模式进行全面的定量分析,现在还没有完全解决。这是由于微带线的边界问题复杂,传输模式又都是混合模,不易得到简单而明显的表示式,所以现在大都用半定量方法对其高次模进行估计,具体结构可用计算机进行模拟分析。,耦合微带线除了用它们来构成振荡回路,定向耦合器,阻抗变换器以及平衡不平衡变换器等基本元件外,微带型滤波器更是利用其特性来构成不同结构的各种种类的滤波器。在耦合微带线的结构形式,两根微带线结构是相同的。这是微带元件常用的结构,但也可以不同,下面主要讨论这种相同的对称结构。在耦合微带线中传输的波,其主模是准TEM波,由于耦合微带线的电磁场分别集中在两个中心导带附近,只有部分电磁场使两根导带相耦合,如果耦合微带线的间距大于4倍的耦合线宽度,则两根导带之间的耦合甚弱,就可以看成两根无耦合的微带线。分析耦合微带线的主模传输特性,常把任意激励的耦合微带线分成两种对称V激励,称为偶模激励;激励方式来计算,一种是用等幅同相电压另一种是用等eV激励,称为奇模激励。图3示出这些激励情况(a幅反相电压)图中用两个等0VV来激励,由于偶模和)中用两个等幅反相电压来激励,图(幅同相的电压b0e奇模电压是由任意电压和分解而来,故它们之间的关系是:VV21V?V?21V??V?V?Ve??210e或(1)??V?VV?V?V??12?V02e?02?耦合微带线的激励图3耦合微带线的特性就可以通过偶模和奇把任意激励分成偶模和奇模激励后,)所示。它a模参数来获得。对于偶模激励,耦合微带线上市电厂分布如图4(每根线对地都可以分开处理,的中心对称面是个磁壁,两根微带线间没有耦合,C有个静电容,称为偶模电容。e0图4耦合微带线的偶模和奇模电场分布V?0V。于是其特,有效介电常数为设波在其中传输的速度为,则?V?e0e0??1,称为偶模特性阻抗。对于奇模激励,耦合微带线上的电性阻抗是?Ze0CVe00e)所示,它的中心对称面是个电壁,也可以分成两根相同的传(b场分布如图4,称为奇模电容,设波在其中传输的输线来处理。每根线对地都有个静电容C?V1?0,速度为,有效介电常数为,于是其特性阻抗是,则?ZV?V????VC????称为奇模特性阻抗。??Z。已知这些参数后,即,耦合微带线的特性参数有四个:和,Ze0e0??可求得耦合微带线的等效电路,设计出它的结构尺寸来。,应用克希荷夫定律,可列出其电压和电流的线性微分方程是:图5耦合微带线段的等效电路dV?????1LI?jjjLLI?jIMI????2121a2211dZ?dV?????2LjILILL?j??MI??jj?2122b2112dZ?dI?????1CjVCV?V)??j?jjCV??C(Va1ab12111122?dZ(2)?dI?????2CV??jjCVV?jC(V?V)?j??C222121bab221dZ?式中,L11=L22=La是耦合微带线中b线的电流为0时a线的单位长电感,L12=M是a,b两线之间的单位长互感。C11=C22=Ca+Cab是耦合微带线中b线上的电压为0时,a线的单位长自电容,C11=Cab是a、b两线间的单位长互电容。V1,V2是任意的,求解比较困难。若分解成偶模和奇模激励时,求解就比较容易。V?V?V,I?I?I,则得:对于偶模激励,,??2121dV?????(L?L)IIL?jIL?j??j????12111112?dZ(3)?d