微带电路（人民邮电出版社）

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第一章 微带线基础
一、微带线的发展及其应用
在生产斗争和科学实验范围内，人类总是不断发展的，自然界也总是不断发展的，永远不会停止在一个水平上。因此，人类总得不断地总结经验，有所发现，有所发明，有所创造，有所前进。
% |1 O  @; s: x, _; u通过生产斗争和科学实验，人们对客观世界的认识不断深化，掌握了越来越多的改造客观世界的武器，因此各种新技术不断涌现。近年来迅速发展的微带线技术即是其中之一。
微带线是微波传输线的一种。 作为微波传输线，有平行线、同轴线、波导、带状线和微带线等不同形式。 它们的发展和演变， 都来源于生产实践。 最初形式的平行传输线，频率升高就有显著的辐射损耗，不适于作为很高频率（例如分米波、厘米波段）的传输线和电路元件，因此发展成为封闭结构的同轴线和波导，防止了辐射损耗，大大提高了工作性能，把微波技术推进到一个新的水平。 但是，矛盾贯串于一切过程的始终，旧的矛盾解决了，新的矛盾又会产生。 同轴线和波导的最大缺点是体积、重量大。这个问题在过去并不突出。但随着空间电子技术（例如空用雷达和其它空用电子设备、卫星通信设备等）的发展，设备的体积和重量成为一个主要矛盾，必须予以解决;即使对一些地面电子设备，减轻体积、重量也成为一个重要问题，例如相控阵雷达，使用了成千上万个微波单元，包括收、发设备和微波电路系统，如仍沿用过去的元件，则整个系统也将很复杂笨重。此外，同轴线和波导作为传输线和电路元件还存在机械加工量大、成本高、调整不易等缺点。 总之，为了适应现代无线电技术的发展，微波传输线必须相应地有个大的变革。
为了减轻整个无线电设备的体积和重量，增加其可靠性，首先在低频电路中有了很大发展;由电子管发展到晶体管，进而又发展到集成电路，为整机小型化开辟了道 路。这 个 变革逐渐扩展到微波领域。近十几年来，发展起一大批微波固体器件，它们和电子管相比; 体积、重量大为减小。但要真正做到微波整机的小型化，还必须有电路部分与之配合。六十年代中期以后，将器件和电路结合起来解决小型化问题的微波集成电路发展起来，从而使微波设备的固体化、小型化成为可能，并大大改进了整机的指标。
目前应用的微波集成电路有两种，第一种称为集中参数型集成电路。 其特点是电感、 电容、电阻等电路元件均为集中参数，尺寸远小于工作波长，借助于蒸发、淀积、光刻等工艺印制在介质基片上，和有源微波固体器件连接后即构成整个微波集成电路。 第二种即分布参数型集成电路或微带集成电路（简称微带电路）， 电路元件由分布参数的微带线构成。 它包含按设计图形印制在介质基片一面的导体带条和另一面的金属接地板，图形的尺寸可以和工作波长比拟，和微波固体器件连接后即构成整个微带电路。将两者进行比较;前者的工作频带宽，某些电路元件（如滤波器）特性理想，集成度也较高，但其工艺比 较 复杂，质量不易保证，并且由于电路元件的精度难于提高，从 而 使 整 个电路特性的一致性差;而对微带电路，只要保证精确的印制工艺（这是比较容易做到的），就可得到较高的电路质量，故目前实际使用的大部分都是这种电路。
微带线可印制在很薄的介质基片上（可以薄到1mmm以下），故其横截面尺寸比波导、同轴线小得多。其纵向尺寸虽和工作波长可以比拟，但因可采用高介电常数的介质基片，使线上的波长比自由空间波长小了几倍，同样可以减小。此外，整个微带电路元件共用接地板，只须由导体带条构成电路图形，使整个电路的结构大为紧凑。 由于上述原因， 微带电路较好地解决了小型化问题，与波导、同轴线元件相比，大大地减小了体积、重量。
: \5 ]- ?( b0 X4 H! F* k早在四十年代末、五十年代初，微带线作为一种传输线类型，几乎和带状线同时被提出。 微带线和带状线可认为F是由平行传输线及同轴线演变而来，如图（1一1）所示。在平行双线两圆柱导体间的中心面上放置一导电平板，使导电平板和所有电力线垂直，不扰动原来的电场结构，再把传输线从中心面一分为二;把其中一侧的导体圆柱体移去，另一侧导体周围的电场分布也不变，而导体柱体与导电平板（又称接地板）则

构成一对传输线。 如果把导体柱体变为一带状扁条而敷在介质板的一面，介质板的另一面为接地板，即构成微带线。
1 [  q' n$ }+ j- O! q$ n图1—1的下部表示带状线的演变过程。 一同轴线的外导体对半分开，然后把两半外导体分别向上、下方向展平，把内导体做成扁平带状，即构成带状线。
8 f5 k! `6 [$ w0 c* x对比图1—1上、下部分的电力线结构，可知微带线的电力线分布只是左右对称，上下不对称; 而带伏线则上下、左右都对称。因此微带线有时又称为不对称带状线。
/ i  H5 N+ N. O4 j" P) s微带线和带状线之所以被提出作为一种新的传输线，主要是由于其下述特点;它们都由带状导体和面积很大的接地板构成，在组成各种微波电路时，可借助于印刷技术，因而使电路的结构和工艺大为简化。
3 i* Y8 W8 M, j7 F' o/ I/ u在开始时，尽管对称结构的带状线得到广泛推广，而不对称结构的微带线却未见有很多实际应用，其原因主要在于;微带线的场结构和平行双线一样（相当于半个平行双线）属于半开放性，工作频率提高，将引起显著的辐射损耗; 而且这种不对 称的场结构除了主要的TEM型外，还会激励起其它波型，使工作特性变坏。为了避免上述缺点，可将微带线的横截面尺寸大大缩小，使之远小于波长，即使介质基片的厚度h，导体带条的宽度W均远小于波长。 但这样又导致其导体损耗增大，而使微带传输线的损耗或Q值指标远逊于其它传输线。此外还由于当时的工艺水平差，小的尺寸难于保证其精度，又缺少一套较为精确的理论设计方法。因而各种徼带电路元件也比较粗糙。这都是微带线最初不如带状线用得广泛的原因。

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