介绍几种传输线实例

01 双传输线
双线传输线系统是将高频电能从一点传输到另一点的实例。可惜的是,对于传输高频电压波和电流波,这也许是不合适的。为什么?因为间距固定的双导线存在缺点,由导体辐射的电力线和磁力线延伸到了无限远,因此会影响到附近的其他电子设备。
由于导线对的作用像一个大天线。辐射损耗非常高,因此,双导线传输线在射频领域的应用不高。它广泛用于50-60hz的电力传输线和局域电话连接线。虽然电力传输线和电话线的频率较低,但是长度却超过了几千米,
使得导线的长度和工作波长相当。需要考虑电路的分布参数特性。
02 同轴传输线
同轴线是将信号从源头传输到终端使用的最常用的设备,它是在传输过程中用连接器将电缆、信号源、终端连接到一起。在射频同轴电缆中,电磁波的传播模式是tem模,即电场与磁场方向均与传播方向垂直,如下图所示,同轴电缆由内导体、介质、外导体和护套组成。
而同轴线的截止频率,可以通过下列公式计算得到:
在截止频率以内,信号都以tem波的形式传播。而且由截止频率计算公式可以看出,同轴线的内外导体尺寸决定了截止频率,同时,一般来说尺寸(轴向)越小的同轴线,传输频率越高。
而同轴线的另外一个重要参数是特征阻抗。实际上,同轴电缆的阻抗有25ω,50ω,75ω,93ω等,但在绝大数场合,都选用50ω作为标准,这是为什么呢?
对于空气介质同轴电缆,为使损耗最小,要求外导体内径与内导体外径的最佳比值为3.6,对应的阻抗z0为77ω。而最大功率容量时,外导体内径与内径导体之比应为1.65,对应的阻抗z0为30ω。所以,50ω的阻抗标准是一个综合的考虑,即是同轴电缆最小损耗和最大功率容量之间的折中值。
03 微带传输线
电子系统常常采用平面印刷电路板pcb来实现。当涉及射频电路时,必须考虑刻蚀在平面印刷电路板上的导带的高频特性。
携带电流的导带下面的接地平面可阻止过多的电磁场泄露,从而降低辐射损耗。用平面印刷电路板可以简化无源元件及有源元件在电路板上的连接,并降低生产成本。采用平面印刷电路板可以方便的改变元件的位置,可以通过人工调节电容和电感。在高频下,微带线的总传输损耗是非常大的。损耗包括导体欧姆损耗,介质损耗,辐射损耗。为了减小场的泄露及交叉干扰,可以采用高介电常数的基片。
04 共面波导
共面波导传输线是在传统微带线的基础上变化而来的,它是将地与金属条带置于同一平面而构成的。其结构模型如下所示:
共面波导可以分以下的三种基本形式。
共面波导用于单片微波集成电路,其优点具有cpw的寄生参量小,提高集成电路的密度,cpw的色散性能好于微带线,便于和其他元器件连接等。所以
共面波导(cpw)作为一种新型的平面传输线,也已经受到了越来越多的重视。它不仅可以用来传输信号,还可以被用来设计很多微波器件,例如cpw耦合器,cpw滤波器等。


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