14、微波传输线滤波器的原理与设计

微波传输线滤波器的原理与设计

1. 单元元件的特性

• 开路单元元件 ：开路单元元件可视为电容，即值为 (1/Z_0) 的 C 平面电容。对于无损耗线路，(Z_0) 是正实常数。
• 短路单元元件 ：短路单元元件可解释为值为 (Z_0) 的 C 平面电感，其输入阻抗 (Z_{in}(C) = Z_0C)。

2. 微带线和带状线

• 应用背景 ：许多微波系统使用波导进行传输，但波导系统体积大且成本高。因此，低功率、低成本的替代方案如带状线、微带线、槽线和共面波导被广泛应用。这些传输线紧凑，可与有源器件集成形成微波集成电路（MMICs），通常用于功率低于 100W 的情况。
• 带状线
  • 结构与特性 ：带状线是对称结构，能支持 TEM 波，也能支持更高模式的 TM 和 TE 波。在中心条带和接地平面之间施加电压时，电流在中心条带中流动并通过两个接地平面返回。尽管结构侧面开放，但它是非辐射传输线。然而，线路中的任何不平衡都会导致能量从侧面辐射。为防止这种情况并抑制感兴趣频率范围内的高模式传播，接地平面通过螺钉连接，并将接地平面间距限制在小于 (\lambda/4)。
  • 特性阻抗 ：带状线的特性阻抗仅取决于单位长度的电容。使用 FR4（环氧玻璃）印刷电路板实现的带状线的特性阻抗通常在 30 - 250Ω 范围内。
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