使用高頻板材能夠設計制造出微帶線、帶狀線、共面線等幾大類型高頻傳輸線，共面線又包含共面帶線、共面波導以及槽線等多種結構形式。除微帶線以外，共面波導也是高頻電路工程設計中比較實用的一種傳輸線結構形式。

共面波導傳輸線的特性分析及工程應用

下面簡要分析共面波導的性能特點，并通過實際工程案例分享應用經(jīng)驗。

微帶線與共面波導結構形式：

圖1：微帶線與共面波導結構

圖1中所示左右兩邊分別為微帶線結構和共面波導結構，通過看圖我們直觀的發(fā)現(xiàn)，共面波導可以理解成微帶線的一種演化和升級。與微帶線相比，共面波導在傳輸線兩側增加了大面積的接地平面，其結構略微復雜。

圖2：微帶線的電磁場分布

如圖2所示，微帶線是一種半開放式的傳輸線結構，信號傳輸時會出現(xiàn)空間輻射的現(xiàn)象，屬于準TEM模傳輸線。與微帶線相同，共面波導也是半開放式的傳輸線結構，同為TEM模傳輸線。而共面波導因其信號線被大面積接地圖案包圍的特點，可以有效的減小傳輸時向外輻射的信號強度，產(chǎn)生的電磁輻射較小。

根據(jù)傳輸線的結構進行微帶線和共面波導建模：

圖3：傳輸線建模

傳輸線特性阻抗測試：

圖4：傳輸線特性阻抗測試曲線

圖4中紅色和藍色的曲線分別表示微帶線和共面波導特性阻抗的實部和虛部。

再看看傳輸線彎曲對微帶線和共面波導的影響：

圖5：彎曲傳輸線建模

彎曲傳輸線的駐波和特性阻抗變化曲線：

圖6：彎曲傳輸線駐波

圖7：彎曲傳輸線特性阻抗

圖6、圖7中紅色和藍色曲線分別代表微帶線和共面波導駐波及特性阻抗。通過測試表明：共面波導在寬頻帶內(nèi)特性阻抗及駐波波動范圍小、變化連續(xù)平順。

綜合上述分析，共面波導具有如下特點：

1）在信號傳輸時對附近電路的輻射干擾小，具有較好的抗干擾性；

2）在寬頻帶范圍內(nèi)具有特性阻抗變化小，傳輸特性對版圖變化不敏感，尤其在高頻率工作條件下電氣性能穩(wěn)定可靠。

寬帶功率分配電路是寬帶接收機中常用的功能子電路，該電路需要在寬頻帶范圍內(nèi)有良好的帶內(nèi)平坦度。此外，寬帶接收機因其高靈敏度的特點，其功能子電路的抗干擾性是電路設計時必須考慮的要素。

共面波導傳輸線的特點符合寬帶接收機中功分電路的整體設計要求，在實際工程當中，電路的實現(xiàn)和制造面臨兩個問題：

1）因為共面波導傳輸線大面積版圖接地的結構特點，制造出的電路板調試空間有限，因此在批量生產(chǎn)時對電路的一致性有較高的要求；

2）設備物料的成本控制。

電路要實現(xiàn)較高的批量一致性需要使用優(yōu)良性能的高頻板材，但這類板材的價格一般比較高，兩者之間存在矛盾。ROGERS公司的高頻板材RO4350B介電常數(shù)穩(wěn)定性高，ξr的波動范圍僅為±0.05，能有效地解決電路批產(chǎn)時出現(xiàn)的指標漂移和不便調試的問題；該板材出貨量大、價格經(jīng)濟實惠，在滿足電路實際工程需求的同時也有效地控制了成本。

以RO4350B板材為基礎，使用共面波導設計工作頻帶為3.5GHz~5.5GHz的寬帶功分器。

計算共面波導功分器的結構尺寸參數(shù)：

a）四分之一波長50Ω傳輸線

W=2.4mm、L=12.1mm、G=0.5mm；

b）四分之一波長70.7Ω傳輸線

W=1.5mm、L=12.1mm、G=1mm。

構建共面波導功分器電路：

圖8：功分器電路

共面波導功分器的性能指標測試：

圖9：共面波導功分器帶性能曲線

功分電路在3.5GHz~5.5GHz范圍內(nèi)幅度波動很小，有效地減小了電路對接收機通帶增益不平度的影響，免去了不少額外的增益補償電路，簡化了寬帶接收機的整體方案，提高了機器整體的穩(wěn)定性。

總結

工程中使用高頻板材可以制作多種結構形式的傳輸線，每種結構的傳輸線都有其各自的性能特點，選擇合適的傳輸線結構設計高頻電路能夠幫助設計者揚長避短，更加輕松的解決實際問題。同時，在電路實現(xiàn)時應全面考慮，處理好性能與成本之間的矛盾。

選用合適的高頻板材進行電路設計，在滿足實際需求的同時還能降低成本，并做出性價比更高、更具市場競爭力的產(chǎn)品。