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共面波導

鎖定
在介質基片的一個面上製作出中心導體帶,並在緊鄰中心導體帶的兩側製作出導體平面,這樣就構成了共面波導,又叫共面微帶傳輸線。共面波導傳播的是TEM波,沒有截止頻率。由於中心導體與導體平板位於同一平面內,因此,在共面波導上並聯安裝元器件很方便,用它可製成傳輸線及元件都在同一側的單片微波集成電路
中文名
共面波導
外文名
Coplanar waveguide
別    名
CPW
特    點
體積小,重量輕
應用領域
無線通信
分    類
常規,背敷金屬及微機械共面波導
頻    段
毫米波頻段

共面波導特點

共面波導 [1]  由於具備小體積,輕重量和平面結構使得他便於獲得線極化、圓極化、雙極化和多頻段工作等優點,上述優點使其在現代無線通信中得到了廣泛的應用。
共面波導作為一種性能優越、加工方便的微波平面傳輸線,在MMIC電路中正發揮越來越大的作用,尤其到了毫米波頻段,共面波導更擁有微帶線所不可比擬的性能優勢。與常規的微帶傳輸線相比,共面波導具有容易製作,容易實現無源、有源器件在微波電路中的串聯和並聯(不需要在基片上穿孔),容易提高電路密度等優點。與對稱共面波導相比,非對稱共面波導與兩端器件相聯時,具有更大的靈活性。

共面波導共面波導在天線小型化趨勢的優勢

隨着毫米波技術的發展,微帶線在諸多方面中表現出了其很多不足,比如損耗的問題與色散的問題等,這些問題已變得越來越不容忽視了。在這樣的大環境下,共面波導得到了更多的偏愛。圖1-1是微帶線與共面波導設計製造效能的比較:
圖1-1 圖1-1

共面波導種類

共面波導主要可被分為以下幾種類型:①常規共面波導;②背敷金屬共面波導;③微機械共面波導。
在常規共面波導中,其結構如圖所示,它由介質基片和三條導帶組成。中間為薄的金屬導帶,兩側平行金屬導帶且與金屬導帶距離很近的為接地導帶。接地金屬面是半無限的,但在實際加工中其面積都是有限的。
圖1 常規共面波導圖 圖1 常規共面波導圖
背敷金屬共面波導在基片背面加工了額外的金屬接地板,這一點類似微帶線結構,除了
底板加了金屬底板之外其餘部分沒有變化,電性能也與圖1所示共面波導略有不同,其結
構如圖2所示。這層背敷的金屬接地板面不僅加強了基片的機械強度,更為有源器件提供
了良好的散熱介質。
圖2 背敷金屬共面波導結構圖 圖2 背敷金屬共面波導結構圖

共面波導共面波導相對微帶線的優點

①工藝簡單,費用低,因為所有接地線均在上表面而不需接觸孔。 [2] 
②在相鄰的共面波導之間有更好的屏蔽,因此有更高的集成度和更小的芯片尺寸。
③比金屬孔有更低的接地電感。
④低的阻抗和速度色散。

共面波導共面波導的缺點

①衰減相對高一些,在50 GHz時,共面波導的衰減是0.5 dB/mm;
②由於厚的介質層,導熱能力差,不利於大功率放大器的實現。
參考資料
  • 1.    王少磊.共面波導饋線天線的設計及其小型化的研究[D]:南京郵電大學,2016
  • 2.    王志功 沈永朝.集成電路設計基礎:電子工業出版社,2004年05月第1版