什么是傳輸線
編輯在電氣工程中,傳輸線是一種專門的電纜或其他結構,旨在以封閉的方式傳導電磁波。當導體足夠長以至于必須考慮傳輸的波特性時,該術語適用。這尤其適用于射頻工程,因為短波長意味著波現象出現在非常短的距離內(根據頻率的不同,可能短至毫米)。然而,傳輸線理論在歷史上的發展是為了解釋很長的電報線上的現象,特別是海底電報電纜。
傳輸線用于連接無線電發射器和接收器及其天線(它們被稱為饋線或饋線)、分配有線電視信號、在電話交換中心之間路由呼叫的干線、計算機網絡連接和高速計算機數據總線等目的。RF工程師通常使用短片傳輸線,通常采用印刷平面傳輸線的形式,以特定模式排列以構建諸如濾波器之類的電路。這些電路,稱為分布式元件電路,是使用分立電容器和電感器的傳統電路的替代方案。
普通電纜足以傳輸低頻交流電(AC)和音頻信號。但是,它們不能用于承載大約30kHz以上的射頻范圍內的電流,因為能量往往會以無線電波的形式從電纜中輻射出去,從而導致功率損耗。RF電流也傾向于從電纜中的不連續性(例如連接器和接頭)反射,并沿著電纜向下流向源。這些反射充當瓶頸,阻止信號功率到達目的地。傳輸線采用特殊結構,阻抗匹配,以最小的反射和功率損耗傳輸電磁信號。大多數傳輸線的顯著特征是它們沿其長度具有統一的橫截面尺寸,從而使它們具有統一的阻抗,稱為特性阻抗,以防止反射。通過給定電纜或介質的電磁波頻率越高,波的波長就越短。當傳輸頻率的波長足夠短以至于電纜長度成為波長的重要部分時,傳輸線就變得必要了。
在微波頻率和更高頻率下,傳輸線中的功率損耗變得過大,因此使用波導代替其作為“管道”來限制和引導電磁波。在甚至更高的頻率下,在太赫茲、紅外和可見光范圍內,波導又會變得有損耗,并且使用光學方法(例如透鏡和鏡子)來引導電磁波。
概述
普通電纜足以承載低頻交流電(AC),例如每秒反轉100至120次的市電和音頻信號。然而,它們不能用于傳輸射頻范圍內的電流,大約30kHz以上,因為能量往往會以無線電波的形式從電纜輻射出去,從而導致功率損耗。射頻電流也傾向于從電纜中的不連續點(例如連接器和接頭)反射,并沿著電纜向下傳播到源頭。這些反射充當瓶頸,阻止信號功率到達目的地。傳輸線使用專門的結構和阻抗匹配來傳輸具有最小反射和功率損耗的電磁信號。大多數傳輸線路的顯著特點是它們具有均勻的橫截面尺寸沿著其長度,使它們均勻阻抗,稱為特征阻抗,,以防止反射。傳輸線的種類包括平行線(梯形線、雙絞線)、同軸電纜、平面傳輸線等帶狀線和微帶線。通過給定電纜或介質的電磁波頻率越高,波的波長就越短。當傳輸頻率的波長足夠短以至于電纜長度成為波長的重要部分時,傳輸線就變得必要了。
在微波頻率及以上頻率下,傳輸線中的功率損耗變得過大,因此改用波導,充當“管道”以限制和引導電磁波。一些資料來源將波導定義為一種傳輸線;但是,本文將不包括它們。在甚至更高的頻率下,在太赫茲、紅外和可見光范圍內,波導又會變得有損耗,并且使用光學方法(例如透鏡和鏡子)來引導電磁波。
傳輸線的應用
編輯信號傳輸
電力傳輸線非常廣泛地用于以最小的功率損耗在長距離或短距離傳輸高頻信號。一個熟悉的例子是從電視或收音機天線到接收器的引線。
脈沖生成
傳輸線也用作脈沖發生器。通過對傳輸線充電,然后將其放電到電阻負載中,可以獲得長度等于傳輸線電氣長度兩倍的矩形脈沖,盡管電壓只有一半。甲布魯姆林傳輸線是克服了這一限制相關脈沖形成裝置。這些有時用作脈沖功率源雷達發射機和其他設備。
存根過濾器
如果短路或開路的傳輸線與用于將信號從A點傳輸到B點的線并聯,則它將起到濾波器的作用。制作短截線的方法類似于使用Lecher線進行粗頻率測量的方法,但它是“反向工作”。RSGB的無線電通信手冊中推薦的一種方法是采用與饋線并聯的一段開路傳輸線。從天線傳遞信號。通過切斷傳輸線的自由端,可以找到在接收器處觀察到的信號強度的最小值。在此階段,短截線濾波器將拒絕該頻率和奇次諧波,但如果短截線的自由端短路,則短截線將成為拒絕偶次諧波的濾波器。
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