槽线 [14-18] 为另一种平面传输线。当需要较高特性阻抗时,可使用槽线实现。槽线是一种双带线,两导体表面之间有一个窄的槽,其中一个导体是接地的,改变槽的宽度就能很容易地改变槽线的特性阻抗。槽线的物理结构如图3.15(a)所示,基板的另一侧没有任何金属。沿槽线方向传输的是横电波(TE/H波),而不是TEM波。
槽线没有下限截止频率,因此不同于波导等的导波结构。为了减小辐射,槽线一般均由高介电常数基片构成,其波导波长 λ g 小于自由空间波长 λ 0 ,使得槽线中的电磁场紧密地限制/集中在槽的附近,辐射损耗可忽略不计 [14] 。电场线横向跨过槽平面,因而槽的两侧存在电位差,这种结构便于连接并联元件(如二极管、电阻器和电容器等)。槽线的磁场沿纵向垂直于槽平面,在半波长内交替变化而构成闭合曲线,因而槽线中存在磁场的椭圆极化区。槽线的电磁场分布如图3.15(b)所示。
图3.15 槽线的物理结构及电磁场分布
槽线的特性阻抗和相速度等参量随频率缓慢变化,因而它是一种宽频带平面传输线。可用作宽频带微波元件,如宽带匹配转换元件、定向耦合器等。另外,在微波集成电路中,可以将介质基片的一面制作成槽线,另一面是微带,利用两者的耦合制作定向耦合器、滤波器等器件。通过在微带或共面波导电路的接地面上蚀刻槽线电路,可以将槽线包含在微带或共面波导电路中。这种类型的混合结构增加了平面电路设计的灵活性。
槽线的基本电参量是特性阻抗
Z
c
和有效相对介电常数
ε
re
,
。由于槽线不支持TEM模,因此这些参量都不是恒定的,而是随着频率变化。槽线的特性阻抗可估算为
[15]
槽线的有效相对介电常数可表示为 [16]
式中,
当9.7≤
ε
r
≤20,
时,式(3.62)的计算结果较好
[15]
。需要注意的是,槽线不支持TEM模,它的特性阻抗有一定的不确定性
[16]
。槽线比微带和共面波导色散大。
另一种计算槽线特性阻抗的方法是利用零导体厚度和整个槽线系统无穷宽的假设条件,通过数值计算和曲线拟合得到 [14] :
当0.02≤ W / h ≤0.2时,
当0.2≤W/ h ≤1.0时,
式(3.63)~式(3.66)中,
。