[doc] 分层介质的微带传输线特性研究

[doc] 分层介质的微带传输线特性研究 分层介质的微带传输线特性研究 l991年I1月 第l8卷增刊 西安电子科技大学 J0URNALOFXIDIANUNIVERSITY N0vl99l Voll8Sup 分层介质的微带传输线特性研究 尹应增刘其中马澄波 (天线与电磁散射研究所) 摘要本文培出了分层介质蛄构微带传输线特性的谱域解.利用等效传输线 理论,培出分层介质型微带传输线特性的程序化解.为分层介质型微带传输线提 供简单方便而有效的敷值计算方法. 关键词:分屡介质;徽带传输线;谱域 1引言 随着微带集成电路和微带天线的发展,微带传{卣线的应用越来越广泛.因此,分析微 带传输线特性成为一个必须研究的课题. 近年来,微带传输线的应用已多样化,如悬置耦 合微带线及分层介质结构(多层覆盖和多层村底)等. 传统的准静态分析方法已不适应目前的形势发展,近年 来出现的谱域法”变分法及等效传{卣线理 论0为分析各种微带传输线结构提供了一个有效的数 值计算方法. 对图1所示的多层微带传输线结构,其电磁场是 TE模和TM模的迭加,即混合模.对这种混合模的分 析方法一般都是利用变分法???和谱域法..联 l, = f ～, 合求解.消除了求解空间域积分方程中非良态格林函数 积分的困难.但是随着层数的增多,这种方法将遇到很蹦1多层介质微带传输线结构 多麻烦.因为每增加一层将增加四个耦合方程,出现八个未知数.因此, 要考虑使用谱域 中等效传输线理论”～把每一层介质等效为一段对辱的等效传输线. 这样利用传输线上 电压.电流和电阻的关系就可很方便地求得同题的解. 2理论分析 对图I所示的二维导体系统,单位长度电容c满足如下变分稳定式 ?本文于1990年I2月13日收到. 分层介质的馓带传输线特性研究?95? P方』咖?l 口jP,y)d 式中p(x.y)为截面s上的电荷分布函数 9,为截面s上的电位函数 s为导体截面积. 对于零厚度的微带传输线结构.如图I所示.则式(1)可写为: P方f,,0),0?l 口Jp,0)d 这里引入谱域(即傅里叶变换域): 删=e-~?d口(3) 利用Paseval原理,式(2)对应的谱域变分稳定式为:? =—— L了f?芦(口?0)币,0)d(4)c一i;J一 “„„„“子科技太々推增刊 f..C1/CD i 式中v为空气中的光速. 在上面的计算过程中,式(2)或式(4)中的P,0减(„0)为试探函数.由于式 (2)或式 (4)是变分稳定的”～所以p(,0)的选取具有一定的随意性,依据文献(6),选择如下基 函数:. 0)_{l+j～?詈.,to ,其它 式(8)代入式(3)可得: n酉【A jj 有了以上的公式,只得有介质时的徽带线单位长度的电容c.和空气微带线的单位长 度舶电容C.,就可从式(7)算出其特性阻抗和有效的微 带线结构. 可见.本文的数值结果和文 献(4)的实验结果及理论结果 相当吻合. 4结论 图4单层介质疆盖傲带线结构 上 本文给出了微带线形结构图5介质爱盖傲带线的有效介电常数 (微带线悬置微带线等)及耦台微带线型结构的任意层介质覆盖及任意层村底的徽带传 输线特性的一种有效的计算方法.本文方法算出的单层微带线及加盖一层的微带传输线的 有效介电常数和有关文献”的结果相比,和实验数据”及准静态法结果CIO)更加 吻合.大量的计算表明了本方法的有效性.另外,在理论上.本文方法具有简单,直观及 易于程序化等的特点. 参考文献 DomainApproachforMicrowaveIntcgrat (1)Ro1fHJansen.ThcSpectral— eMCircuits. IEEETrans.,1985;MTT-33(10):1043~1055 (2)EYamashitaandRMittra.VariationalMethodfortheAnalysisofMicrostri pLinc搴. IEEETrarls..1968;MTT一16:251?一256 (3)孟庆翔.矩形微带天线的特性分析及有关并矢格林函数的研究.华东师范大学博士 论文,1990 (4)IJBah】cta1.AnalysisofaMicrostripCovcrcdWithaLossyDielcctric.IEEETrans.. 1980;MTT-28(2):104,109 上 ; ?98?西安电子科技大学增刊 (5) (6) (7) (8) (9) (10) 吴万春等.微波毫米波与光集成电路的理论基础.西北电讯工程学院 出版社,1985 EJDenlinger.AFrequencyDepedantSolutionforMicrostripTransmissionL ines, IEEETrans.,1971;MTT一19(1):30--39 C011inRE.FieldTheoryofGuidedWeaves.McGrall-HillBook.1960 粱昌洪.计算微波.西北电讯工程学院出版社,1985 廖承思.微波技术基础.西北电讯工程学院出版社,1985 TGBryantandJAWeiss.ParametersofMicrostripTransmissionLinesandof CoupledPairsofMicrostripLines.IEEETrans..1968;MTTI16:1021,1027 Astudyofthecharacteristicsofstratified mediamicrostriptransmissionlines y细Yingze/IgLiuQizhongMaChengbo Abstract Thesl~ctralDomainsolutionispresentedforamultilayerdielectricmicrostrivtrans- missionlinc.Itutilizestheequivalenttransmission1inctheoryandenablesonetoobtainthe programmedsolutionofthecharacteristicsofstratifiedmediamicrostdp-typclines.It providcsasimple.convenientandeffectivenumericalmethodformultilayerdielectric mierostrip—typelines. KeyWords:muhilaycrdieleetfie;mierostrip--tramsmission1incs;spectraldomain