微带线
第六章 微带线
在
微带线的设计
电磁场理论与微波技术 · 南京大学电子科学与工程系· rxwu
只
当 A>1.52，微带线为窄带线。
在
Z A= 0 60
εr + 1 εr − 1 0.11 + 0.23 + εr 2 εr + 1
内
部
•
确定微带线是宽带线还是窄带线。判别参数
使
已知微带线的特性阻抗Z0和基片的εr，求微带线特征尺寸 (W/h)
We = W + ∆W
1.25 t 2h 1 + ln ∆W π h t = 4πW h 1.25 t 1 + ln t π h
内
部
使
用
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只
W 1 ≥ h 2π 1 W ≤ h 2π
只
在
R0 Rs ∂L0 αc = = 2Z 0 2µ0 Z 0 ∂n
内
ωδ ∂L0 Rs ∂L0 = 2 ∂n µ0 ∂n
部
( ∂L0
∂n ) 包括了接地面和导带表面的后退引起的电感增量
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只
Rs ∂L0 W ∂W αc = + 1 + µ0 Z 0 h ∂ (W h ) 2h ∂t 京大学电子科学与工程系· rxwu
只
在
内
部
使
用
微带线来源与结构形式
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只
在
内
部
使
带状线和微带线
由于其结构简单，易于制作和 加工，因此微带线在微波集成 电路中占据了主导地位。
微带线还具有低辐射、低损耗 和高可靠性等优点，因此在无 线通信、雷达、电子战等领域 得到了广泛应用。
微带线的应用场景
微带线在微波和毫米波频段的应 用非常广泛，如卫星通信、雷达、 电子战、高速数字信号处理等领
域。
在微波集成电路中，微带线被用 作信号传输线、元件和电路之间
带状线和微带线
目录
• 带状线介绍 • 微带线介绍 • 带状线和微带线的比较 • 带状线和微带线的制作工艺 • 带状线和微带线的未来发展
01 带状线介绍
带状线的定义
定义
01
带状线是一种传输线结构，由一条金属带和两侧的接
地面构成。
结构
02 金属带通常由铜、铝或其它导电材料制成，宽度和厚
度根据需要而定。接地面通常为金属板或导电层。
制作过程中需要严格控制工艺参数，如温度、压力、时间等，以确保 导体和绝缘层的厚度、宽度以及间距的精度。
尺寸缩小与精度控制
随着通信技术的发展，对带状线和微带线的尺寸和精度要求越来越高， 需要不断提高制作工艺的精度和稳定性。
可靠性问题
带状线和微带线在制作和使用过程中可能会受到环境因素的影响，如 温度、湿度、机械应力等，需要采取措施提高其可靠性。
导体制作
利用电镀或溅射技术在光刻胶 保护下形成导带，去除光刻胶 后得到微带线导体。
表面处理
对微带线导体表面进行清洗、 干燥和保护处理，确保其具有 良好的导电性能和稳定性。
制作工艺的难点和挑战
材料选择与制备
带状线和微带线对材料的要求较高，需要选择合适的导电材料和绝缘 材料，并确保其性能稳定可靠。
制程控制
微带传输线微带电容微带电感设计
在航空航天领域，对微带元件的高 可靠性、高稳定性和轻量化等要求 更高，因此该领域的发展潜力巨大。
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耦合器、振荡器等。
在通信系统、雷达系统、卫星通 信等领域，微带线电容被用于实 现信号的传输、处理和转换等功
能。
此外，微带线电容还可以用于制 作传感器、天线、功率放大器等 电子器件，具有小型化、集成化、
高性能等优点。
03
微带电感设计
微带线电感的基本原理
微带线电感是由微带线绕成一定 形状的电感器，其工作原理基于
薄膜工艺
发展薄膜工艺，降低微带 元件的介质厚度，提高元 件性能。
3D打印技术
利用3D打印技术制造微带 元件，实现个性化定制和 快速原型制作。
新应用领域的开发
物联网领域
随着物联网技术的快速发展，微 带元件在物联网设备中的应用将
更加广泛。
医疗电子领域
由于微带元件具有小型化、低功耗 和高集成度等特点，其在医疗电子 领域的应用前景广阔。
优化设计的应用实例
微带传输线
在无线通信系统中，通过优化微带传输线的设计，实现信号的高 效传输。
微带电容
在滤波器、振荡器等电路中，优化微带电容的设计可以提高电路的 性能。
微带电感
在射频识别（RFID）标签、无线传感器网络等领域，优化微带电 感的设பைடு நூலகம்有助于提高识别准确性和通信距离。
05
微带传输线、微带电容 、微带电感的未来发展 趋势
微带传输线、微带电 容、微带电感设计
目录
• 微带传输线基本理论 • 微带电容设计 • 微带电感设计 • 微带传输线、微带电容、微带电感的
优化设计 • 微带传输线、微带电容、微带电感的
同轴线和微带线
微带线的历史与发展
微带线技术起源于20世纪50年 代，最初是为了解决微波集成电
路中传输线的问题。
随着薄膜工艺和半导体技术的不 断发展，微带线逐渐成为微波和 毫米波集成电路中重要的传输线
形式。
目前，微带线已经广泛应用于通 信、雷达、电子对抗、卫星通信
等领域。
微带线的应用场景
01
02
03
04
传输和处理。
03
同轴线和微带线的比较
03
同轴线和微带线的比较
结构比较
• 总结词：同轴线和微带线在结构上存在显著差异。 • 同轴线由内导体、绝缘介质和外导体三部分组成，内导体通常是实心铜线或钢管，绝缘介质是电介质，外导体
是金属管或金属编织网。而微带线则是印刷在介质基片上的导体带，通常采用薄膜工艺制造，具有很薄的导体 层和介质层。 • 同轴线的尺寸较大，适用于传输宽带信号和高功率信号，而微带线尺寸较小，适用于集成度高、重量轻、低成 本的通信系统。 • 同轴线的内导体和外导体都是连续的，而微带线的导体带通常是断裂的，需要在两端进行连接。
性能比较
总结词：同轴线和微带线在性能方面 也存在差异。
同轴线的屏蔽性能较好，可以减少外 界干扰和信号泄漏，而微带线的屏蔽 性能较差，容易受到电磁干扰的影响。
同轴线的传输带宽较窄，通常用于低 频和高频通信系统，而微带线的传输 带宽较宽，适用于各种无线通信系统。
同轴线的损耗较小，适用于长距离传 输，而微带线的损耗较大，通常用于 短距离通信系统。
自动化等。
02
微带线简介
02
微带线简介
微带线的定义
01
微带线是一种传输线，它由一条 导带和两侧的接地板构成，导带 通常采用薄膜工艺制作在衬底上 。
微带线理论
图3.27微带线结构(a) 微带线结构; (b) 微带线的场结构
第3章 微波集成传输线
微带线是在介质基片的一面制作导体带，另一面制作接地金属 平板而构成。微带线是半开放系统，虽然接地金属板可以帮助 阻挡场的泄露。但导体带会带来辐射。所以微带线的缺点之一 是它有较高损耗并与邻近的导体带之间容易形成干扰。 微带线的损耗和相互干扰的程度与介质基片的相对介电常数 εr有关，如果εr增大，可以减小损耗和相互干扰的程度，所以 常用的介质基片是介电常数高、高频损耗小的材料，例如氧化 铝陶瓷（εr=9.5~10，tanδ=0.0002）。 微带线板的种类： 常用的有99%的氧化铝陶瓷、石英、 蓝宝石、聚四氟乙烯玻璃纤维等。
第3章 微波集成传输线
分析法: 由于微带线的传输模式不是纯TEM 波，因此对它的
分析比较困难和复杂，分析方法也较多，大致可归为如下
三类：准静态法、色散模型法和全波分析法。本节主要介 绍用准静态法分析微带线的准TEM 特性及一些实用简化 结果。 与同轴线特性一样，微带线的传输特性参数主要是特
性阻抗Z0、衰减常数α、相速vp和波导波长λg。
微带板的制作工艺过程： 传统的微带线制作工艺过程是首先要用真空蒸发的方法在 抛光了的介质基片正面蒸发上一层厚度为20~40mm的铬，再在 铬层上蒸发厚度约为1μm的金、铜或银等，然后在表面涂 感光 胶并贴上所需电路图形照片的底片，置于紫外光下进行光刻 （曝光），经腐蚀后，只留下感光部分的电路图形。表面金属 层要有一定的厚度，也就是微带导体带的厚度t ，导体带的宽度 和长度视电路的需要而定。 传输模: 微带线也是一种双导体系统。对于空气微带线，由于导带 周围的介质是连续的，其上传输的是TEM波。
第3章 微波集成传输线
3.7 微 带 线 微带线是一种重要的微波传输线， 其结构如下图所示。它是由介质基片 上的导带和基片下面的接地板构成。微带线容易实现微带电路 的小型化和集成化，所以微带线在微波集成电路中获得了广泛 的应用。 微带线的结构如图3.27所示。它由一个宽度为w、厚度为t 的中心导带和下金属接地板组成，导带和接地板之间填充εr的 均匀介质。微带线的结构有两种形式，如图所示，图中a为标准 开放式微带线，c为屏蔽微带线。
第三章 微波传输线 4微带线
响程度由介电常数ε和边界条件共同决定。当不存在介质基片
即空气填充时, 这时传输的是纯TEM波, 此时的相速与真空中
光速几乎相等, 即vp≈c=3×108m/s; 而当微带线周围全部用介质
填充, 此时也是纯TEM波, 其相速vp=c/
r
第3章 微波传输线
由此可见, 实际介质部分填充的微带线（简称介质微带）
第3章 微波传输线
3.
耦合微带传输线简称耦合微带线, 它由两根平行放置、 彼此靠得很近的微带线构成。耦合微带线有不对称和对称两 种结构。 两根微带线的尺寸完全相同的就是对称耦合微带线, 尺寸不相同的就是不对称耦合微带线。耦合微带线可用来设 计各种定向耦合器、滤波器、平衡与不平衡变换器等。这里 只介绍对称耦合微带线。对称耦合微带线的结构及其场分布 如图 3 - 7 所示， 其中w为导带宽度， s为两导带间距离。
随着频率变化而变化, 也即具有色散特性。 事实上, 频率升高
时, 相速vp要降低, 则εe应增大, 而相应的特性阻抗Z0应减小。 为此, 一般用修正公式来计算介质微带线传输特性。下面给出
的 这 组 公 式 的 适 用 范 围 为 : 2≤εr≤16, 0.06≤w/h≤16 以 及
f≤100GHz。有效介电常数εe(f)可用以下公式计算:
基片 打孔 蒸发 光刻 腐蚀 电镀 图 23-2 微带工艺
一般地说，微带均有介质填充，因此电磁波在其中传 播时产生波长缩短，微带的特点是微。
第3章 微波传输线
常用的基片有两种：
氧化铝Al2O3陶瓷 r=90～99 聚四氟乙烯或聚氯乙烯 r=2.50左右。
容易集成，和有源器件、半导体管构成放大、混频和振荡。
(2) 介质衰减常数αd
对均匀介质传输线, 其介质衰减常数由下式决定:
微带线阻抗计算
微带线阻抗计算微带线阻抗计算在射频电路设计中起着至关重要的作用。
微带线是一种常见的传输介质，广泛应用于天线、滤波器、功分器等射频电路中。
了解如何计算微带线的阻抗，对于设计高性能射频电路至关重要。
首先，让我们来了解什么是微带线。
微带线是一种由基板上的金属条和绝缘基板组成的传输线。
通常，金属条被称为传导带，而绝缘基板被称为衬底。
微带线的宽度、长度和基底材料的性质会直接影响其阻抗。
微带线的阻抗计算可以通过使用一些经验公式来近似求解。
其中最常用的是微带线的宽度方程，也称为微带线宽度公式。
这个公式可以用来计算给定阻抗的微带线的宽度。
微带线的阻抗与其宽度和基底材料的特性阻抗有关。
微带线的宽度公式可表示为：Z0 = 87/sqrt(εr + 1.41) * (W/H + 0.29)其中，Z0是微带线的特性阻抗，εr是基底材料的介电常数，W是微带线的宽度，H是微带线的衬底厚度。
根据这个公式，我们可以计算出所需的微带线宽度，以满足设计要求的阻抗。
此外，还有一些在线工具和电子计算器可以帮助自动计算微带线的阻抗。
这些工具通常会提供更准确的计算结果，并且简化了计算的过程。
除了微带线的宽度，还有其他几个因素需要考虑来准确计算微带线的阻抗。
这包括衬底材料的损耗因子、微带线的长度、以及金属的厚度等。
这些因素都会对微带线的特性阻抗产生影响，因此在计算阻抗时需要综合考虑。
在实际设计中，我们经常会面临一些设计要求，如阻抗匹配和带宽要求。
通过正确计算微带线的阻抗，我们可以确保射频电路的性能满足设计要求。
因此，掌握微带线阻抗计算的方法对于设计高性能射频电路是非常重要的。
总结起来，微带线阻抗计算是射频电路设计中的关键步骤之一。
它不仅涉及微带线的宽度计算，还需要考虑其他因素如衬底材料的特性、微带线的长度等。
通过正确计算微带线的阻抗，我们可以满足设计要求，确保射频电路的性能优良。
因此，在设计射频电路时，必须熟练掌握微带线阻抗计算的方法，并灵活应用于实际设计中。
微波技术第2章 微波传输线4-微带线基础
高频头的构成主要有以下几部分：波导-微带转换器，低噪声 放大器，混频器，中频放大器。
高频头
波导－微带转换器：波导－微带转换器的作用是将馈源中所 接收到的微波信号通过小天线、同轴线耦合到微带低噪声放 大电路中。转换器的驻波比必须很低，否则接收到信号将被 反射，等效于接收信号被衰减，增加整机噪音。
3、微带线的色散特性
色散是指电磁波的传播速度随其频率变化而变化的现象。 一般对微带线进行的分析都认为微带线上传播的是TEM模， 因而微带线的导波波长、相速或有效介电常数均与频率无 关，即没有色散现象。但是，实际上无论是敞开的还是屏 敝的微带线，均不能维持这种TEM模的传播，因为这种模 满足不了空气和介质上的边界条件。
SMB系列
SMB系列产品是一种小型推入式锁紧射频同轴连接器、 具有体积小、重量轻、使用方便、电性能优良等特点、 适用于无线电设备和电子仪器的高频回路中连接射频同 轴电缆用。
MCX系列
MCX系列接头具有插入自锁结构。它是一种体积、重量、 耐用性及性能俱佳的产品。它的体积比标准SMB小30%， 因此连接更加紧密。应用于对体积、重量、性能及安装方 式有要求的场所。
3、微带线的色散特性
微带线中传播的真正模式是一种TE模和TM模组成的混合 模式。这种混合模式能在任何频率下传播，但是它是色散 的。频率较低时，混合模就趋近于TEM模。因而微带线中 传播的模式可近似地看成TEM模，或称它为准TEM模。但在 较高的频率下，当传输线尺寸远大于四分之一波长时，就 必须考虑微带线的色散性质，此时高次模已经存在。
微带集成电路具有小型化、轻量化、生产成本低、生 产周期短、可靠性高和性能指标高的优点，已从单一 的单元器件发展到大的微波功能模块，如微波固体接 收机、微波相控阵单片固体模块等。当然，它也有缺 点和局限性，例如损耗较大、Q值较低、空气－介质 界面附近会激起表面波等。 目前，微带集成电路发展十分迅速，已成为微波技术 的主要发展方向之一。
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微带线
开放分类：it服务信号应用科学科学计算机术语
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微带线（Microstrip Line），是一种带状导线，与地平面之间用一种电介质隔离开，其另一面直接接触空气，只有一个地平面作为参考层面。
编辑摘要
目录
1 解释
2 主要参数
3 特点
微带线- 解释
微带线剖面图
微带线是一根带状导(信号线)，与地平面之间用一种电介质隔离开。
印制导线的厚度、宽度、印制导线与地层的距离以及电介质的介电常数决定了微带线的特性阻抗。
如果线的厚度、宽度以及与地平面之间的距离是可控制的，则它的特性阻抗也是可以控制的。
单位长度微带线的传输延迟时间，仅仅取决于介电常数而与线的宽度或间隔无关。
微带线- 主要参数
1、特性阻抗
微带线的特性阻抗公式
微带线的特性阻抗计算公式如图。
2、衰减常数
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。
3、传输延迟
传输延迟计算公式
4、固有电容
固有电容计算公式
固有电感计算公式
1、因为微带线一面是FR-4（或者其他电介质）一面是空气（介电常数低）因此速度很快。
2、利于走对速度要求高的信号（例如差分线，通常为高速信号，同时抗干扰比较强）。
带状线，应用学科：通信科技；通信原理与基本技术，其定义是由两个平行延伸的导体表面和其间的带状导体组成的传输线。
编辑摘要
带状线：一条置于2个平行的地平面（或电源平面）之间的电介质之间的一根高频传输导线。
一般来说，地平面与导线之间是绝缘介质。
如果线的厚度和宽度、介质的介电常数以及两层导电平面间的距离是可控的，那么线的特性阻抗也是可控的.
带状两边都有电源或者底层，因此阻抗容易控制，同时屏蔽较好，但是信号速度慢些。
带状线是TEM波，而微带线是准TEM波。