為什麼微帶線中傳輸的不是TEM波?


在微帶線中,只有部分場是在電介質區域中,還有部分場在空氣區域中,在電介質和空氣的分界面上不能實現TEM波的相位匹配,所以只能傳輸准TEM波。


理解這個問題,比較一下帶狀線和微帶線的結構是最直觀的。

先上圖

圖1 (Pozar的《微波工程》第三版 P118)

圖2 (Pozar的《微波工程》第三版 P123)

圖1是帶狀線結構和場線分布圖,圖2是微帶線的結構和場線分布圖。

帶狀線和微帶線是兩種非常相似的結構,簡單來說,微帶線就相當於將帶狀線中金屬導體上層的介質板換成空氣。

帶狀線是對稱結構,金屬導體和兩個地之間的場分布是完全對稱的,可以傳輸TEM波。

而微帶線呢,上方是空氣,下方是介質板,兩者介電常數不同,場在金屬導體上方傳播的相速度c和下方傳播的相速度c/sqrt{xi  } 是不一樣的,在金屬導體上不可能實現TEM波的相位匹配。

總結起來就是講之前兩位的回答 @趙博韜@居萬晨 結合起來,由於微帶線的非對稱結構,導致場的相速度不同,無法實現TEM波的相位匹配。

所以在進行計算的時候我們會求一個有效介電常數xi _{r} 來取代微帶線的空氣和電介質區域,以方便推導計算。


不是對稱的結構


嚴格說來確實不是TEM,只是quasi - TEM,也是由於在兩個介質中的波速是不一樣的,無法做到TEM一樣相位形狀一直不變。


微帶的頻率色散比較嚴重,包括波阻抗頻率色散,相速度頻率色散,損耗頻率色散


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