微带线,带状线和接地共面波导的区别

平面传输线用于在绝缘的平面基板上传输各种模拟、射频和数字信号,具备一条或多条平行金属迹线。在为某一电路设计选择最优 PCB 材料时,高频电路设计者通常需考虑电路的性能变化、物理尺寸和功率高低。不同传输线技术的选择会影响电路设计的最终性能。

  1. 微带线(Microstrip Line):微带线是将导体线路印刷在一块介质基板上,导体线路的一面通过导体粘结在基板上,另一面则暴露在空气中。微带线具有制作简单安装方便成本低等优点,适用于高频段的传输,但由于导体在空气中暴露,因此微带线的电磁场会有一部分辐射到空气中,引起传输损耗。传输模式:准TEM模

  2. 带状线(Stripline):带状线是一种将导体线路置于介质基板中的传输线,与微带线不同的是,带状线两侧都有铜层包围。带状线具有较低的辐射损耗抗干扰能力强等优点,适用于高频段的传输,但其制作工艺相对微带线复杂,成本较高。传输模式:TEM模

  3. 共面波导(Coplanar Waveguide,简称CPW):共面波导是将两个平行的导体与一个介质隔离开来,它们位于同一平面内,而电场则穿过介质。相对于微带线和带状线,共面波导的特点是结构简单宽带低损耗、易于与其他微波元器件进行集成等优点,适用于集成电路中高频段的传输。接地共面波导结构中,除了介质层底部有的接地平面外,在介质层顶部,增加了额外的两个地平面并使信号导体处于这两个地平面中,且相互间隔。通过金属填充通孔使顶部和底部的接地平面相连接实现了一致的接地性能。此外,为保证如接合处等电路不连续处的一致性,许多接地共面波导电路通过接地母线来实现两顶层接地导体间的电气连接。

  4. 不同之处:接地共面波导中,顶层接地导体和信号导体之间的小间距可以实现电路的低阻抗,且通过调节该间距可以改变电路的阻抗。接地导体和信号导体的间距增大,阻抗也会增大。当接地共面波导的顶层接地导体和信号导体的间距增大时,接地导体对电路的影响会降低。当间距足够大时,接地共面波导电路就类似于微带线电路了。

  5. 优缺点:微带线结构简单,便于加工和电脑建模,微带线性能受镀金层厚度影响较小,受铜表面粗糙度影响较大。微带线和带状线在高频30GHz及以上频段的工作效率降低,损耗增加。接地共面波导则具有牢固的接地结构,在高频频段具备更低的损耗,为毫米波频段甚至 100GHz 及以上频段的设计提供了潜在的优势和稳定性能,但共面波导易受镀金层厚度的影响。

  6. 具体分析微带线和共面波导:

    微带线的场主要集中在信号线和地平面之间;CPWG的场主要分为两部分,一部分集中在同层的G-S-G之间,另一部分集中在信号线和地平面之间。CPWG信号线与地平面之间的场密度要比微带线低。

    拉大CPWG同层的地与信号线的间距,使得地对场的影响减小,当基本无影响时,CPWG就变成了微带线。wAAACH5BAEKAAAALAAAAAABAAEAAAICRAEAOw==编辑

 参考链接:  微带线和接地共面波导有什么区别?微带线(Microstrip)和带地共面波导(CPWG) 

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