首页/文章/ 详情

微带短截线的特性，你注意到了没？

射频学堂

1年前浏览758

对于板级射频工程师来说，遇到最多的传输线就是——微带线。我们在前文中花了很大篇幅去讨论传输线的一些问题。今天我们继续聚焦在微带线上，看一下微带线能实现的那些最基本的微波元件——电感和电容。

很多人可能要问电感和电容不是可以买吗，有专门的微波电容，微波电感，又小性能又好。但是电容值电感值往往都是固定死的，有时候很难挑选到自己的电容/电感。另外在PCB还有面积的情况下，微带线能实现不是也挺好的吗？

于是乎，我们接着打微带线的主意。这个要从微带线的传输线方程说起。

我们首先看一下终端短路的传输线方程：

当传输线的终端接短路负载时，ZL=0，在负载处电压VL=0，这种情况下，负载处的入射波和反射波电压等幅反向，即

这样在整个传输线上的电压和电流都是由等幅的入射波和反射波叠加而成的。将上面的A和B带入传输线的电压电流方程，可得：

通过上式可以得出短路传输线上的电压和电流分布图。在负载z=0处，反射波电压和入射波电压等幅反向，故合成波的电压振幅为0，由于反射波电流和入射波电流等幅同相，合成波电流的振幅最大为入射波振幅的两倍。合成波电压的振幅沿传输线按正弦函数的规律分布，合成波电流的振幅则沿传输线按照余弦函数的规律分布。

这里就引出了驻波的概念，我们在重复一遍。由两个方向传输的电磁波相互叠加而形成的振幅起伏分布的合成波就是驻波。同向叠加的振幅最大的地方解释波腹，其实就是波肚子；反向抵消的振幅最小的地方就是波节。由等辐反向的入射波和反射波相互叠加形成的就是纯驻波。纯驻波波节点处振幅最小为0，波腹振幅为入射波或者反射波的两倍。

可见由全反射状态形成的驻波就是纯驻波。因此全反射状态又称为纯驻波状态。根据正弦函数/余弦函数的定义，我们知道，在z=0，z=波长/2，...，z=n/2（波长），为电压的波节点，电流的波腹点。在z=波长/4，...，z=（2n-1）波长/4处，为电压波腹点，电流波节点。

在终端短路的传输线上，任何观察点的电压和电流的相位差为90°。因此，在整个传输线上，纯驻波电压达到最大值的瞬间，纯驻波电流为0，反之，当纯驻波电流为0时，纯驻波电流最大。也就是说，在整个传输线上，电压和电流交替到达波节或者波腹的时间间隔为1/4周期。相位分布如上图所示。相邻波节点之间的相位相同，在波节点两侧相位差180°。

重点来了。。。先看图，在说明。

终端短路的无耗传输线上等效电抗X（z）分布曲线如上图第四幅图所示，由图可见，在负载处，阻抗为0，故可等效为串联谐振回路；在0<z<波长/4处等效阻抗成感性，可等效为电感；在z=波长/4处，等效阻抗为无穷大，可等效为并联LC谐振回路；在波长/4<z<波长/2处，等效阻抗为容性，可等效为电容。等效阻抗在整个传输线上的分布具有波长/2的周期性分布。

也就是说，对于一段终端短路的微带传输线，当线长小于四分之一波长时，其阻抗等效为一个电感，也就是说我们在一个微带传输线上并联一段终端短路的微带线，就可以实现并联微带电感。下图是并联电感的实现方式极其等效电路