3、传输线TEM模式传播特性及相关方程解析

传输线TEM模式传播特性及相关方程解析

1. 传输线结构及其特性

在电子电路中，存在多种传输线结构，这些结构在不同的应用场景中发挥着重要作用。
- 耦合带状线（Coupled Stripline） ：由嵌入电介质基板中的导体带组成，基板两侧为无限大接地平面，作为参考导体。这种结构类似于印刷电路板（PCB）中的内层平面，多层互连的导体带埋在单个电路板中，可实现电路板的“布线”，且不占用大量表面积，各层导体带通过“过孔”连接。其电场被限制在两个接地平面之间，电介质均匀，介电常数为 $\varepsilon = \varepsilon_r\varepsilon_0$，磁导率为 $\mu = \mu_0$。
- 耦合微带线（Coupled Microstrip） ：如图 1.2(b) 所示，电介质基板一侧有 $n$ 个导体带，另一侧为无限大接地平面作为参考导体。在微波文献中常被提及，用于构建微波滤波器，也代表具有内层平面的印刷电路板的外层。该结构处于非均匀介质中，电场部分存在于基板中，部分存在于周围空气中。
- 单侧多导体结构 ：如图 1.2(c) 所示，电介质基板一侧有 $n + 1$ 个导体带，其中一个作为参考导体，其他导体带的电压都以此为参考。这种结构常见于不包含内层平面的低成本电子电路的 PCB 中，同样处于非均匀介质中。

不同结构的传输线，其波的传播速度有所不同。对于处于均匀介质中的结构，如耦合带状线，波的传播速度 $v = 1/\sqrt{\mu\varepsilon}$，其中 $\mu$ 是周围介质的磁导率，$\varepsilon$ 是周围介质的介电