共面波导、微带线、带状线和其他平面传输线之间的区别

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，频率从千赫兹到数百兆赫不等。平面传输线由具备一条或多条平行金属迹线的单层或多层金属迹线构成。常见的平面传输线类型有：带状线、悬浮带状线、微带线、共面波导，槽线和像线，包括对应类型的一些变体。不同类型的平面传输线的主要传输模式、最大频率、特征阻抗范围和空载Q值也不同。

平面传输线的类型

带状线：置于电介质衬底中，介于两个接地面之间的“带状”导线。
悬浮带状线：一条悬置于接地面之间的带状线，气隙位于带状线的上方和下方。
微带线：在电介质衬底顶部的带状导线，并在基板下方具备接地面。
共面波导：两个接地面平行的带状导线，且在同一电介质衬底上置于带状体的两侧。
槽线：在电介质衬底的同一平面上隔离两条金属迹线的槽。
鳍线：槽线旋转+/- 90度插入矩形金属波导的E平面。
像线：在金属质平面上带有电介质的电介质平板波导。

通常来说，平面传输线的外部、顶部或底部迹线与内部迹线接地，作为信号迹线。这些物理结构促使了各种传输线模式的开发，即：横电磁（TEM）模、横电（TE）模、横磁（TM）模、准TEM模，纵截面电（LSE）模和纵截面磁（LSM）模，具体取决于平面传输线的配置。

平面传输线的电性取决于场力线在空气和衬底（电介质）中的分布情况，以及场力线与信号和接地迹线或金属层的耦合方式。

平面传输线的主导模式

带状线：横电磁（TEM）模
悬浮带状线：横电磁（TEM）模、准TEM模
微带线：准TEM模
共面波导：准TEM模
槽线：准TE模
鳍线：纵截面电（LSE）模、 纵截面磁（LSM）模

像线：横电（TE）模、横磁（TM）模

最大频率（典型值）

带状线：60 GHz（吉赫）
悬浮带状线：220 GHz
微带线：110 GHz
共面波导：110 GHz
槽线：110 GHz
鳍线：220 GHz
像线：>100 GHz

特性阻抗范围（衬底相对介电常数为10）

带状线：30 – 225 Ohm（欧姆）
悬浮带状线：40 – 150 Ohm
微带线：10 – 110 Ohm
共面波导：40 – 110 Ohm
槽线：35 – 250 Ohm
鳍线：10 – 400 Ohm
像线：~26 Ohm

空载Q值（衬底相对介电常数为10）

带状线：~400
悬浮带状线：600 @ 30 GHz
微带线：250 @ 30 GHz
共面波导：300 @ 30 GHz
槽线：200 @ 30 GHz
鳍线：550 @ 30 GHz
像线：2500 @ 30 GHz

带有“松散”场力线的平面传输线也可能与衬底上的金属层或附近的任何金属外壳或结构耦合。这可能会导致平面传输线出现额外的、所不希望的伪模式。因此，存在各种平面传输线类型及其变体，它们在信号迹线附近甚至完全围绕信号迹线使用紧密耦合的接地结构。尽管这些紧密耦合的传输线往往伴随较高的导体损耗，但它们同时也伴随着较低的辐射损耗、更好地抑制伪模式以及更高的频率性能。对更大的接地或屏蔽的权衡有：额外的成本、重量以及可能会增加衬底和金属层制造公差的性能灵敏度。

每种传输线类型及其变体的制造也存在多种多样的复杂性。例如，单层上只有表面迹线的平面传输线——比如标准共面波导或槽线等，与需要两层金属或接地共面波导、且通过其金属化通孔将表面接地迹线连接至地底层的微带线相比，可能成本更低，也更易于制造。

常见的带状线变体

悬浮带状线
双侧悬挂带状线
双导线

常见的微带线变体

悬浮微带
倒置微带
内置微带
限波倒置微带

常见的共面波导变体

底部接地或共底共面波导（GBCPW或CBCWG）
接地共面波导 (GCPW)
共面带
嵌入式共面带

常见的槽线变体

对立槽线
双侧槽线

常见的鳍线变体

单侧鳍线
双侧鳍线
对立鳍线
强耦合对立
绝缘

资源

Jarry，Pierre；Beneat，Jacques，《小型分形微波和射频滤波器的设计与实现》，Wiley，2009 ISBN 0-470-48781-X。
Edwards，Terry；Steer，Michael，《微带电路设计基础》，Wiley，2016 ISBN 1-118-93619-1
Wanhammar，Lars，《MATLAB模拟滤波器的运用》，Springer，2009 ISBN 0-387-92767-0
Rogers，John W M；Plett，Calvin，《射频集成电路设计》，Artech House，2010 ISBN 1-60783-980-6
Maloratsky，Leo， 《无源射频与微波集成电路》，Elsevier，2003 ISBN 0-08-049205-3