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1、第22卷第4期上海第二工业大学学报Vol.22No.42005年10月JOURNALOFSHANGHAISECONDPOLYTECHNICUNIVERSITYOct.2005文章编号:1001-4543(2005)04-0005-05微带线设计和微波传感器周南山（通信与电子信息系）摘要：首先给出了三种基本形式微带线的特性阻抗计算公式，然后以混合环形微带桥路做成的传感器为例设计了几何尺寸，最后归纳了反射式和透射式的测量方法。关键词：微带线；反射；透射；漏油传感器中图分类号：TN455文献标识码：A1微带线设计方法1.1微带线特点和结构与较早应用的微波传输线——同轴线
2、和波导管相比，微带线及其所构成的微波集成电路（MIC），具有小型、可靠、宽带、易于制作和集成等优点，而其缺点是损耗大，Q值低和功率容量小等。将微带线用于射频接收机和微波传感器，可充分利用其优点。微带线电路的设计，关键在于设法准确地确定其特性阻抗，现按图1结构提出特性阻抗的计算公式。金属带线W'εr有效（复合）介电常数ε{eεrh介质基片接地金属板图1微带线结构相对导磁系数µ=1的微带线种类很多，其结构形式有对称微带(带状线)和不对称微带(微带线)两类，r后者的基本形式又有空气微带、复合微带和应用较多的标准微带。1.2空气微带,,有效(复合)介电常数ε=ε=ε=1，
3、ε和ε分别为两种介质的相对介电常数，现均为空气。已知金errrr[1]属带线宽度w和介质基片厚度h时，忽略金属带线厚度则特性阻抗为：2⎡w⎤⎡⎛⎞⎤376.73⎢f()2h2⎥w⎢⎜30.666⎟⎥h⎛⎞Zc1=ln⎢+1+⎜⎟⎥，其中f()=6+()2π−6exp⎢−⎜⎟⎥2π⎢w⎝w⎠⎥h⎢⎜w⎟⎥⎜⎟⎣h⎦⎢⎣⎝h⎠⎥⎦1.3复合微带,,介质基片的相对介电常数ε≠ε≠1，当已知w、h和两种介质εε时，其特性阻抗rrrr,,Zc1ε=εr+εr+εr−εr1≈ε,+qε−ε,为：Zc=，其中，复合介电常数er()rrεe22⎛12h⎞1+⎜⎟⎝w⎠收稿日期:2
4、005-02-01;修回日期:2005-09-07作者简介:周南山(1938—)，男，浙江宁波人，高级工程师，从事通信电子技术和微波技术6上海第二工业大学学报2005年第4期1⎡−⎤这里，q是ε,=1时的填充系数1⎢⎛12h⎞2⎥0.7rq=1+⎜1+⎟≈2⎢⎝w⎠⎥⎣⎦1.4标准微带,当ε≠ε=1时，又已知w、h和介质基片的ε时，其特性阻抗为：rrr60⎛8hw⎞--------------------------------ln⎜+⎟wZεe⎝w4h⎠≤2Z=c1=hcεe−1w⎡⎛----w⎛w⎞⎞⎤>2120π⎢εe⎜⎜+1.393+0.667ln⎜+1.
5、4444⎟⎟⎟⎥h⎣⎝h⎝h⎠⎠⎦εr+1εr−11ε=+≈+qε−≈+ε−其中，e1()r110.7()r12212h1+w[2]这里，可算出：A8ew-------------------------------------------------------≤22Ae−2hw=h2⎡---------ε−1⎛0.61⎞⎤wr⎜⎟⎢B−1−ln()2B−1+⎜ln()B−1+0.39−⎟⎥>2π2εεh⎣r⎝r⎠⎦Zε+1ε−1⎛0.11⎞377π其中，crr⎜⎟，B=A=+0.23+⎜⎟602εr+1⎝εr⎠2Zcεr这样，当已知ZC，ε和h时，可先计算出常
6、数A，代入上式。如w≤2，即可求得标准微带线的宽度rhw；如果w>2，需计算B值，才可求得w值。在应用时往往已知工作频率f0，可求出微带线长度l,其步骤h如下：,[1]求出有效（复合）介电常数ε。ec[2]求出有效波长λ=λ0=f0，以及相移常数β=2π。eεeεeλeλλ[3]电波单行程的带线长度l=e,e,λ.....e42∆ϕ∆ϕλ[4]如已知来回行程相差，则∆ϕ=ϕ−ϕ=2βl，l==0。ir2β4πεe,∆ϕλ[5]如εr改变，则∆ϕ=ϕ1−ϕ2=2()β1−β2l，l=0，这里∆ε=ε=ε，ee1e24π∆εe,,，,,。ε+εε−ε1ε+εε−ε1r
7、r1rr1rr2rr2其中εe1=+εe2=+2212h2212h1+1+ww,,,已知ε的改变值ε和ε，便可以求得微带长度l。rr1r2由此可见，微带电路设计的三要素是：特性阻抗ZC，它与w、h有关；有效(复合)相对介电常数εe，,它与εr,εr有关；有效波长λe，它与f0,εe有关。对于前者，设计时往往告知ZC和h，计算w值。第22卷周南山：微带线设计和微波传感器72微波传感器2.1微波传感器的原理、结构和特点当微波定向辐射时，遇到被测物，就有反(散)射波和透(折)射波等。测出与入射波的幅度比(衰减)，频率差或相位差，就可做成微波传感器，其敏感元件是具有微波场
8、的传输线或
