微波电路西电雷振亚老师的课件2章传输线理论市公开课金奖市赛课一等奖课件.pptx

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第2章 传输线理论,第2章 传播线理论,2.1 集总参数元件射频特性,2.2 射频/微波电路设计中Q值概念,2.3 传播线基本理论,2.4 无耗传播线工作状态,2.5 有耗传播线工作状态,2.6 史密斯圆图,2.7 微带线理论和设计,2.8 波导和同轴传播线简介,第1页,第1页,2.1 集总参数元件射频特性,2.1.1 金属导线,在直流和低频领域,普通认为金属导线就是一根连接线,不存在电阻、电感和电容等寄生参数。事实上,在低频情况下,这些寄生参数很小,能够忽略不计。当工作频率进入射频/微波范围内时,情况就大不相同。金属导线不但含有本身电阻和电感或电容,并且还是频率函数。寄生参数对电路工作性能影响十分明显,必须仔细考虑,谨慎设计,才干得到良好结果。下面研究金属导线电阻改变规律。,第2页,第2页,设圆柱状直导线半径为,a,长度为,l,材料电导率为,则其直流电阻可表示为,对于直流信号来说,能够认为导线所有横截面都能够用来传播电流,或者电流充斥在整个导线横截面上,其电流密度可表示为,（,2-1,）,（,2-2,）,第3页,第3页,但是在交流状态下,由于交流电流会产生磁场,依据法拉第电磁感应定律,此磁场又会产生电场,与此电场联系感生电流密度方向将会与原始电流相反。这种效应在导线中心部位(即r=0位置)最强,造成了在r=0附近电阻明显增长,因而电流将趋向于在导线外表面附近流动,这种现象将伴随频率升高而加剧,这就是通常所说“集肤效应”。进一步研究表明，在射频（f500MHz）范围此导线相对于直流状态电阻和电感可分别表示为,（,2-3a,）,（,2-3b,）,第4页,第4页,式中,=(f),-1/2,（2-4）,定义为“集肤深度”。式（2-3）普通在a条件下成立。从式（2-4）能够看出,集肤深度与频率之间满足平方反比关系,伴随频率升高,集肤深度是按平方率减小。,交流状态下沿导线轴向电流密度能够表示为,（2-5）,第5页,第5页,式中,p2=-j,J0(pr)和J1(pa)分别为0阶和1阶贝塞尔函数,I是导线中总电流。图2-1表示交流状态下铜导线横截面电流密度对直流情况归一化值。图2-2表示半径a=1 mm铜导线在不同频率下Jz/Jz0相对于r曲线。,第6页,第6页,图,2-1,交流状态下铜导线横截面电流密度,对直流情况归一化值,第7页,第7页,图2-2 半径a=1mm铜导线在不同频率下Jz/Jz0相对于r曲线,第8页,第8页,由图2-2能够看出,在频率达到1MHz左右时,就已经出现比较严重集肤效应,当频率达到 1GHz时电流几乎仅在导线表面流动而不能进一步导线中心,也就是说金属导线中心部位电阻极大。,金属导线本身就含有一定电感量,这个电感在射频/微波电路中,会影响电路工作性能。电感值与导线长度形状、工作频率相关。工程中要谨慎设计,合理使用金属导线电感。,金属导线能够看作一个电极,它与地线或其它电子元件之间存在一定电容量,这个电容对射频/微波电路工作性能也会有较大影响。对导线寄生电容考虑是射频/微波工程设计一项主要任务。,第9页,第9页,金属导线电阻、电感和电容是射频/微波电路基本单元。工程中,严格计算这些参数是没有必要,关键是掌握存在这些参数物理概念,合理地使用或回避,实现电路模块功效指标。,2.1.2 电阻,电阻是在电子线路中最惯用基础元件之一,基本功效是将电能转换成热产生电压降。,电子电路中,一个或多个电阻可构成降压或分压电路用于器件直流偏置,也可用作直流或射频电路负载电阻完毕一些特定功效。通常,主要有下列几种类型电阻：,第10页,第10页,高密度碳介质合成电阻、镍或其它材料线绕电阻、温度稳定材料金属膜电阻和铝或铍基材料薄膜片电阻。,这些电阻应用场合与它们构成材料、结构尺寸、成本价格、电气性能相关。在射频/微波电子电路中使用最多是薄膜片电阻,普通使用表面贴装元件（SMD）。单片微波集成电,路中使用电阻有三类：,半导体电阻、,沉积金属膜电阻以及金属和介质混合物。,第11页,第11页,物质电阻大小与物质内部电子和空穴迁移率相关。从外部看,物质体电阻与电导率和物质体积,L,W,H,相关,(,如图,2-3,所表示,),即,定义薄片电阻 ,则,（2-6b）,当电阻厚度一定期,电阻值与长宽比成正比。,(2-6a),第12页,第12页,图,2-3,物质体电阻,第13页,第13页,在射频应用中,电阻等效电路比较复杂,不但含有阻值,还会有引线电感和线间寄生电容,其性质将不再是纯电阻,而是“阻”与“抗”兼有,详细等效电路如图2-4所表示。图中Ca表示电荷分离效应,也就是电阻引脚极板间等效电容；C,b,表示引线间电容;L为引线电感。,对于线绕电阻,其等效电路还要考虑线绕部分造成电感量L,1,和绕线间电容C,1,引线间电容C,b,与内部绕线电容相比普通较小,能够忽略,等效电路如图2-5所表示。,第14页,第14页,图,2-4,电阻等效电路,第15页,第15页,图,2-5,线绕电阻等效电路,第16页,第16页,以500金属膜电阻为例(等效电路见图2-4),设两端引线长度各为2.5cm,引线半径为0.2032mm,材料为铜,已知C,a,为5pF,依据式（2-3）计算引线电感,并求出图2-4等效电路总阻抗对频率改变曲线,如图2-6所表示。,第17页,第17页,图2-6 电阻阻抗绝对值与频率关系,第18页,第18页,从图2-6中能够看出,在低频率下阻抗即等于电阻R,而伴随频率升高达到 10MHz以上,电容,a,影响开始占优,造成总阻抗减少；当频率达到20GHz左右时,出现了并联谐振点；越过谐振点后,引线电感影响开始表现出来,阻抗又加大并逐步表现为开路或有限阻抗值。这一结果阐明,看似与频率无关电阻器,用于射频/微波波段将不再仅是一个电阻器,应用中应尤其加以注意。,电阻基本结构为图2-3所表示长方体。在微波集成电路中,为了优化电路结构和一些寄生参数,会用到曲边矩形电阻。,第19页,第19页,2.1.3 电容,在低频率下,电容器普通都能够当作是平行板结构,其极板尺寸要远不小于极板间距离，电容量定义为,式中,A是极板面积,d表示极板间距离,=,0,r,为极板为填充介质介电常数。,抱负状态下,极板间介质中没有电流。在射频/微波频率下,实际介质并非抱负介质，故在介质内部存在传导电流,也就存在传导电流引起损耗,更主要是介质中带电粒子含有一定质量和惯性,在电磁场作用下,很难随之同时振荡,在时间上有滞后现象,也会引起对能量损,。,第20页,第20页,因此电容器阻抗由电导G,e,和电纳C并联构成,即,式中,电流起因于电导,其中,d,是介质电导率。,在射频/微波应用中,还要考虑引线电感L以及引线导体损耗串联电阻R,s,和介质损耗电阻,R,e,故电容器等效电路如图,2-7,所表示。,（,2-8,）,（,2-9,）,第21页,第21页,图,2-7,射频电容等效电路,第22页,第22页,比如,一个47pF 电容器,假设其极板间填充介质为Al,2,O,3,损耗角正切为10,-4,（假定与频率无关）,引线长度为1.25cm,半径为0.2032mm，能够得到其等效电路频率响应曲线如图,2-8,所表示。,第23页,第23页,图2-8 电容阻抗绝对值与频率关系,第24页,第24页,从图2-8中能够看出,其特性在高频段已经偏离抱负电容诸多,能够设想在真实情况下损耗角正切本身还是频率函数时,其特性变异将更严重。,2.1.4 电感,在电子线路中惯用电感器普通是线圈结构,在高频率下也称为高频扼流圈。它结构普通是用直导线沿柱状结构缠绕而成,如图2-9所表示。,第25页,第25页,图2-9 在电感线圈中分布电容和串联电阻,第26页,第26页,导线缠绕构成电感主要部分,而导线本身电感能够忽略不计,细长螺线管电感量为,（2-10）,式中,r为螺线管半径,N为圈数,l为螺线管长度。在考虑了寄生旁路电容C,s,以及引线导体损耗串联电阻R,s,后,电感等效电路图如图2-10 所表示。,第27页,第27页,图2-10 高频电感等效电路,第28页,第28页,比如,一个N=3.5铜电感线圈,线圈半径为1.27 mm,线圈长度为1.27 mm,导线半径为63.5 m。假设它能够看做一细长螺线管,依据式（2-10）可求出其电感部分为 L=61.4nH。其电容C,s,能够看做平板电容产生电容,极板间距离假设为两圈螺线间距离d=l/N=3.610,-4,mm,极板面积A=2al,wire,=2a(2rN),lwire为绕成线圈导线总长度,依据式（2-7）可求得C,s,=0.087 pF。导线本身阻抗由式（2-1）可求得,即0.034。于是可得图2-10所表示等效电路相应阻抗频率特性曲线如图2-11所表示。,第29页,第29页,图2-11 电感阻抗绝对值与频率关系,第30页,第30页,由图2-11中能够看出,这一铜电感线圈高频特性已经完全不同于理想电感,在谐振点之前其阻抗升高很快,而在谐振点之后,因为寄生电容Cs影响已经逐步处于优势地位而逐步减小。,第31页,第31页,2.2 射频/微波电路设计中Q值概念,品质原因Q表示一个元件储能和耗能之间关系,即,从上节中元件等效电路图能够看出,金属导线、电阻、电容和电感等效电路中均包括储能元件和耗能元件,其中电容、电感代表储能元件,电阻代表耗能元件。由两者比值关系能够看出,元件耗能越小,Q值越高。当元件损耗趋于无穷小,即Q值无限大时,电路越靠近于抱负电路。在一些射频/微波电路设计中,Q值概念清楚,计算以便。,第32页,第32页,2.3 传播线基本理论,在射频/微波频段,工作波长与导线尺寸处于同一量级。在传播线上传播波电压、电流信号是时间及传播距离函数。一条单位长度传播线等效电路可由R、L、G、C等四个元件构成,如图,2-12,所表示。,第33页,第33页,图2-12 单位长度传播线等效电路,第34页,第34页,假设波传播方向为,z,轴方向,由基尔霍夫电压及电流定律可得下列传播线方程式,:,此两个方程式解可写成,U(z)=U,+,e,-z,+U,-,e,z,I(z)=I,+,e,-,z,-I,-,e,z,(2-11),(2-12),第35页,第35页,式中U,+,、,、I,+,、I分别是信号电压及电流振幅常数,而+、分别表示沿+z、z 轴传播方向,是传播系数,定义为,波在,z,上任一点总电压及总电流关系可由下列方程表示：,(2-13),(2-14),第36页,第36页,将式（2-12）代入式（2-14）,可得,普通地,将上式定义为传播线特性阻抗Z,0,即,当,R=G=0,时,传播线没有损耗,无耗传播线传播系数及特性阻抗,Z,0,分别为,第37页,第37页,此时,传播系数为纯虚数。大多数射频传播线损耗都很小,亦即RL且G0）变换到反射系数为1单位圆（|=1）内。已知一点阻抗或反射系数,用史密斯圆图能以便地算出另一点归一化阻抗值和相应反射系数。史密斯圆图概念清楚,使用以便,广泛用于阻抗匹配电路设计中。伴随近年来电子版圆图普及,使得史密斯圆图得到了大量应用。,第46页,第46页,由前节知识可得出,(2-27),(2-28),(2-29),第47页,第47页,由式(2-28)和式(2-29)可得等电阻圆和等电抗圆,如图2-14和图2-15所表示。将两组圆图重叠起来就是阻抗圆图。阻抗圆图内任一点阻抗值及其相应反射系数可以便地读出。它概念清楚,使用简朴,在射频/微波工程中得到了广泛应用。依同样办法,也可得出导纳圆图。,第48页,第48页,图,2-14,等电阻圆,第49页,第49页,图,2-15,等电抗圆,第50页,第50页,2.7 微带线理论和设计,2.7.1 各种传输线介绍,常见传输线有同轴线、微带线、带状线、矩形波导、圆波导等,如图2-16所表示。前述传输线理论、工作状态分析、圆图计算方法都可用于这些不同形式传输线。因为材料和结构不同,每种传输线传输常数不同。因此,传输常数计算是各种传输线研究关键内容。,第51页,第51页,图 2-16 惯用射频/微波传播线,第52页,第52页,2.7.2 微带线,微带线是一个准TEM波传播线,结构简朴,计算复杂。由于各种设计公式都有一定近似条件,因而很难得到一个抱负设计结果,但都能够得到比较满意工程效果。加上试验修正,便于器件安装和电路调试,产品化程度高,使得微带线已成为射频/微波电路中首选电路结构。,当前,微带传播线可分为两大类：一类是射频/微波信号传播类电子产品,这一类产品与无线电电磁波相关,它是以正弦波来传播信号,如雷达、广播电视和通信；另一类是高速逻辑信号传播类电子产品,这一类产品是以数字信号传播,同样也与电磁波方波传播相关,这一类产品开始主要应用在计算机等中,现在已快速推广应用到家电和通信类电子产品上了。,第53页,第53页,1.微带线基本设计参数,微带线横截面结构如图2-17所表示。相关设计参数下列:,(1)基板参数:基板介电常数,r,、基板介质损耗角正切tan、基板高度h和导线厚度t。导带和底板（接地板）金属通常为铜、金、银、锡或铝。,（2）电特性参数:特性阻抗Z,0,、工作频率,f,0,、工作波长,0,、波导波长,g,和电长度（角度）。,（3）微带线参数：宽度W、长度L和单位长度衰减量AdB。,第54页,第54页,图 2-17 微带线横截面结构示意图,第55页,第55页,构成微带基板材料、微带线尺寸与微带线电性能参数之间存在严格相应关系。微带线设计就是拟定满足一定电性能参数微带物理结构。相关计算公式下列。,2.综合公式,已知传播线电特性参数（Z,0,、）,求微带线物理结构参数（W、L、AdB）。,第56页,第56页,解,:,其中：,高阻,Z,0,44-2,r,低阻,Z,0,44-2,r,第57页,第57页,第58页,第58页,3.分析公式,已知微带线物理结构参数（W、L、AdB）,求电特性参数（Z,0,、）。,第59页,第59页,解,:,宽带,W,3.3h,窄带,W,3.3h,高阻,Z,0,44-2,r,低阻,Z,0,44-2,r,第60页,第60页,4.微带线设计方法,由上述综合公式和分析公式能够看出：计算公式极为复杂。每一个电路设计都使用一次这些公式是不现实。经过几十年发展,使得这一过程变得相称简朴。微带线设计问题实质就是求给定介质基板情况下阻抗与导带宽度对应关系。当前使用方法主要有：,（1）查表格。,早期微波工作者针对不同介质基板,计算出了物理结构参数与电性能参数之间对应关系,建立了详细数据表格。这种表格使用方法步骤是：按相对介电常数选表格；查阻抗值、宽高比W/h、有效介电常数e三者对应关系,只要已知一个值,其它两个就可查出；计算,通常h已知,则W可得,由e求出波导波长,进而求出微带线长度。,第61页,第61页,（2）用软件。,许多公司已开发出了较好计算微带电路软件。如AWRMicrowave Office,输入微带物理参数和拓扑结构,就能不久得到微带线电性能参数,并可调整或优化微带线物理参数。,数学计算软件,Mathcad11,含有很强功效。只要写入数学公式,就能完毕计算任务。,第62页,第62页,5.微带线惯用材料,如前所述,构成微带线材料就是金属和介质,对金属要求是导电性能,对介质要求是提供适当介电常数,而不带来损耗。当然,这是抱负情况,对材料要求还与制造成本和系统性能相关。,1）介质材料,高速传送信号基板材料普通有陶瓷材料、玻纤布、聚四氟乙烯、其它热固性树脂等。表2-1给出了微波集成电路中惯用介质材料特性。就微带加工工艺而言,这些材料有两种实现方式：(1)在基片上沉淀金属导带,这类材料主要是陶瓷类刚性材料。这种办法工艺复杂,加工周期长,性能指标好,在毫米波或要求高场合使用。,第63页,第63页,(2)在现成介质覆铜板上光刻腐蚀成印制板电路,这类材料主要是复合介质类材料。这种办法加工以便,成本低,是当前使用最广泛办法,又称微波印制板电路。,第64页,第64页,表2-1 微波集成电路中惯用介质材料特性,第65页,第65页,表,2-2,覆铜板基材国内外主要生产厂家,第66页,第66页,2）铜箔种类及厚度选择,当前最惯用铜箔厚度有35 m和18 m两种。铜箔越薄,越易取得高图形精密度,因此高精密度微波图形应选取小于18 m铜箔。假如选取35 m铜箔,则过高图形精度使工艺性变差,不合格品率必定增长。研究表明,铜箔类型对图形精度亦有影响。当前铜箔类型有压延铜箔和电解铜箔两类。压延铜箔较电解铜箔更适合于制造高精密图形,因此在材料订货时,能够考虑选择压延铜箔基材板。,第67页,第67页,3）环境适应性选择,既有微波基材,对于原则要求55125环境温度范围都没有问题。但还应考虑两点,一是孔化是否对基材选择影响,对于要求通孔金属化微波板,基材z轴热膨胀系数越大,意味着在高下温冲击下,金属化孔断裂也许性越大,因而在满足介电性能前提下,应尽量选择z轴热膨胀系数小基材；二是湿度对基材板选择影响,基材树脂本身吸水性很小,但加入增强材料后,其整体吸水性增大,在高湿环境下使用时会对介电性能产生影响,因而选材时应选择吸水性小基材或采用结构工艺上办法进行保护。,第68页,第68页,6.微带线加工工艺,1)外形设计和加工,当代微带电路板外形越来越复杂,尺寸精度要求高,同品种生产数量很大,必须要应用数控铣加工技术。因而在进行微波板设计时应充足考虑到数控加工特点,所有加工处内角都应设计成为圆角,以便于一次加工成形。,微波板结构设计也不应追求过高精度,由于非金属材料尺寸变形倾向较大,不能以金属零件加工精度来要求微波板。外形高精度要求,在很大程度上也许是由于顾及到了在微带线与外形相接情况下,外形偏差会影响微带线长度,从而影响微波性能。事实上,参考国外规范设计,微带线端距板边应保留,0.2 mm,空隙,这样即可避免外形加工偏差影响。,第69页,第69页,伴随设计要求不断提升,一些微波印制板基材带有铝衬板。这类带有铝衬基材出现给制造加工带来了额外压力,图形制作过程复杂,外形加工复杂,生产周期加长,因而在可用可不用情况下,尽量不采用带铝衬板基材。,ROGERS公司TMM系列微波印制板基材,是由陶瓷粉填充热固性树脂构成。其中,TMM10基材中填充陶瓷粉较多,性能较脆,给图形制造和外形加工过程带来很大难度,容易缺损或形成内在裂纹,成品率相对较低。当前对TMM10板材外形加工采用是激光切割办法,成本高,效率低,生产周期长。因此,在也许情况下,可考虑优先选择ROGERS公司符合介电性能要求RT/Duroid系列基材板。,第70页,第70页,2)电路设计与加工,微波印制板制造因为受微波印制板制造层数、微波印制板原材料特性、金属化孔制造需求、最终表面涂覆方式、线路设计特点、制造线路精度要求、制造设备及药水先进性等诸方面原因制约,其制造工艺流程将依据详细要求作对应调整。电镀镍金工艺流程被细分为电镀镍金阳版工艺流程和电镀镍金阴版工艺流程。工艺说明以下:,（1）线路图形互连时,可选取图形电镀镍金阴版工艺流程。,（2）为提升微波印制板制造合格率,尽也许采取图形电镀镍金阴版工艺流程。假如采用图形电镀镍金阳版工艺流程,若操作控制不妥,会出现渗镀镍金质量问题。,第71页,第71页,（3）ROGERS公司牌号为RT/Duroid 6010基材微波板,由于蚀刻后图形电镀时,会出现线条边沿“长毛”现象,造成产品报废,因此须采用图形电镀镍金阳版工艺流程。,（4）当线路制造精度要求为0.02 mm以内时,各流程之相应处须采用湿膜制板工艺办法。,（5）当线路制造精度要求为0.03 mm以上时,各流程之相应处可采用干膜（或湿膜）制板工艺办法。,第72页,第72页,（6）对于四氟介质微波板,如ROGERS公司RT/Duroid 5880、RT/Duroid 5870、ULTRALAM、RT/Duroid 6010等,在进行孔金属化制造时,可采用钠萘溶液或等离子进行处理。而TMM10、TMM10i和RO4003、RO4350等则无需进行活化前处理。,微波印制板制造正向着FR-4普通刚性印制板加工方向发展,越来越多刚性印制板制造工艺和技术利用到微波印制板加工上来,详细表现在微波印制板制造多层化、线路制造精度细微化、数控加工三维化和表面涂覆多样化。,第73页,第73页,另外,伴随微波印制板基材种类进一步增多、设计要求不断提升,要求我们进一步优化既有微波印制板制造工艺,满足不断增长微波印制板制造需求。,7.微带线工程发展趋势,微波印制板电路是微波系统小型化关键,因此有必要理解当前情况和发展趋势。,第74页,第74页,（1）设计要求高精度。,微波印制板图形制造精度将会逐步提升,但受印制板制造工艺办法本身限制,这种精度提升不也许是无限制,到一定程度后会进入稳定阶段。而微波板设计内容将会有很大程度丰富。从种类上看,将不但会有单面板、双面板,还会有微波多层板。对微波板接地会提出更高要求,如普遍处理聚四氟乙烯基板孔金属化,处理带铝衬底微波板接地。,第75页,第75页,（2）实现计算机控制。,老式微波印制板生产中很少应用到计算机技术,但伴随CAD技术在设计中广泛应用,以及微波印制板高精度、大批量,在微波印制板制造中大量应用计算机技术已成为必定选择。高精度微波印制板模版设计制造,外形数控加工,以及高精度微波印制板批生产检查,已经离不开计算机技术。因此,需将微波印制板CAD与CAM、CAT连接起来,通过对CAD设计数据处理和工艺干预,生成相应数控加工文献和数控检测文献,用于微波印制板生产工序控制、工序检查和成品检查。,第76页,第76页,(3)高精度图形制造。,微波印制板高精度图形制造,与传统刚性印制板相比,向着更专业化方向发展,包含高精度模版制造、高精度图形转移、高精度图形蚀刻等相关工序生产及过程控制技术,还包含合理制造工艺路线安排。针对不同设计要求,如孔金属化是否、表面镀覆种类等制订合理制造工艺方法,经过大量工艺试验,优化各相关工序工艺参数,并确定各工序工艺余量。,第77页,第77页,(4)表面镀覆多样化。,伴随微波印制板应用范围扩大,其使用环境条件也复杂化,同时由于大量应用铝衬底基材,因而对微波印制板表面镀覆及保护,在原有化学沉银及镀锡铈合金基础上，提出了更高要求。一是微带图形表面镀覆及防护,需满足微波器件焊接要求,采用电镀镍金工艺技术,确保在恶劣环境下微带图形不被损坏。这其中除微带图形表面可焊性镀层外,最主要是应处理既有效防护又不影响微波性能三防保护技术。,第78页,第78页,二是铝衬板防护及镀覆技术。铝衬板如不加防护,暴露在潮湿、盐雾环境中不久就会被腐蚀,因而伴随铝衬板被大量应用,其防护技术应引起足够注重。另外要研究处理铝板电镀技术,在铝衬板表面电镀银、锡等金属用于微波器件焊接或其它特殊用途需求在逐步增多,这不但涉及铝板电镀技术,同时还存在微带图形保护问题。,第79页,第79页,(5)数控外形加工。,微波印制板外形加工,尤其是带铝衬板微波印制板三维外形加工,是微波印制板批生产需要重点处理一项技术。面对成千上万件带有铝衬板微波印制板,用传统外形加工方法既不能确保制造精度和一致性,更无法确保生产周期,而必须采取先进计算机控制数控加工技术。但带铝衬板微波印制板外形加工技术既不同于金属材料加工,也不同于非金属材料加工。因为金属材料和非金属材料共同存在,它加工刀具、加工参数等以及加工机床都含有极大特殊性,也有大量技术问题需要处理。外形加工工序是微波印制板制造过程中周期最长一道工序,因而外形加工技术处理好坏直接关系到整个微波印制板加工周期长短,并影响到产品研制或生产周期。,第80页,第80页,(6)批生产检验。,微波印制板与普通单双面板和多层板不同,不但起着结构件、连接件作用,更主要是作为信号传输线作用。这就是说,对高频信号和高速数字信号传输用微波印制板电气测试,不但要测量线路（或网络）“通断”和“短路”等是否符合要求,而且还应测量特性阻抗值是否在要求合格范围内。,高精度微波印制板有大量数据需要检验,如图形精度、位置精度、重合精度、镀覆层厚度、外形三维尺寸精度等。现行方法基本是以人工目视检验为主,辅以一些简朴测量工具。这种原始而简朴检验方法极难应对大量拥有成百上千数据微波印制板批生产要求,不但检验周期长,而且错漏现象多,因而迫使微波印制板制造向着批生产检验设备化方向发展。,第81页,第81页,8.微带线计算实例,已知Z,0,=75,=30,f,0,=900 MHz,负载为50,计算无耗传播线特性：,（1）反射系数,L,回波损耗R,L,电压驻波比VSWR。,（2）输入阻抗Z,in,输入反射系数in。,（3）基板为FR4微带线宽度W、长度L及单位损耗量AdB。,基板参数：基板介电常数,r,=4.5,损耗角正切tan=0.015,基板高度h=62mil,基板导线金属铜,基板导线厚度t=0.03mm。,第82页,第82页,解：,第83页,第83页,(3)用Microwave Office和Mathcad11都能够计算出微带物理参数下列：,W=1.38 mm,L=15.54 mm,A,dB,=0.0057 dB/m,第84页,第84页,2.8 波导和同轴传播线简介,2.8.1 波导,通常使用是矩形波导,基本结构尺寸是ab矩形横截面,长度普通要不小于几种波长,如图,2-18,所表示。,第85页,第85页,普通情况下,矩形波导传播H,10,模,场方程为,第86页,第86页,图,2-18,矩形波导,第87页,第87页,电磁场只有三个分量,与y无关,阐明三个分量在y方向没有改变。电场在x方向呈正弦分布,在a/2处为最大值,电力线垂直于波导宽边。磁场有x和z两个方向,其中x方向在a/2处最大,z方向在a/2处最小,磁力线呈椭圆面形,与波导宽边面平行。H,10,模电磁场沿z方向向,g,/2内立体结构就像一个“鸟笼”,如图2-19所表示。用波导结构做微波元件,必须弄清楚电磁场结构。,第88页,第88页,图,2-19,矩形波导主模,H,10,电磁场结构,第89页,第89页,波导内传输是色散波,波导内波长比自由空间波长大,为,波导尺寸选择标准是,只有主模传输,有足够功率容量,损耗小,尺寸尽也许小。考虑这些原因,通常取,a=0.7,第90页,第90页,波导尺寸与信号工作频率相关,能够想象,波导ab一定,所能传输信号只是一个频率段。为了加工方便,连接规范,国家对波导ab有标准要求,由铜材加工厂生产不同频段标准波导。在此基础上设计波导元件,截短使用,进行加工和表面处理。表2-3给出了波导标准频段和尺寸。,第91页,第91页,表,2-3,波导原则频段和尺寸,第92页,第92页,2.8.2 同轴线,同轴线广泛应用于射频和微波低端,同轴线与微带连接很方便。普通地,同轴线分为三类：刚性同轴线,主要是空气介质同轴元件和陶瓷类刚性介质同轴元件,这类元件尺寸比较灵活,由设计而定；软同轴电缆,用于信号传输、系统连接和测试仪器,尺寸有国家统一标准；半刚性电缆,主要是系统连接,尺寸有国家标准,依据实际需要选取。,同轴线尺寸选择标准是,只有主模TEM模传输,有足够功率容量,损耗小,尺寸尽也许小。尺寸选择就是决定内导体外半径a和外导体内半径b值。按照这些条件可归纳不同用途同轴线尺寸,由表2-4给出。,第93页,第93页,表2-4 同轴尺寸选择原则,第94页,第94页,对于软同轴电缆和半刚性电缆,其原则国内外厂家都有手册可参阅,这类电缆要和同轴接头配套使用。,第95页,第95页,