高频传输线的基本概念

《广电网络工程综合实训》课程主讲：张庆海通信技术专业教学资源库南京工业职业技术学院高频传输线的基本概念目录什么是高频传输线01高频传输线的主要特性0302传输线的分类阻抗匹配04行波与驻波05传输线是指能够导引电磁波沿一定方向传输的导体、介质或由它们共同组成的导波系统。高频传输线主要用于高频信号的传输。无线电视的发射系统中从发射机至发射天线的天线馈线或有线电视系统中的同轴电缆都是高频传输线发射机天线天线馈线前端终端同轴电缆1.高频传输线的定义2.传输线的分类同轴电缆输电线研究高频传输线首先要分清“短线”和“长线”的区别。当传输线的电长度远大于所传输的电磁波的波长或可比拟时，称之为长线；反之,为短线.电长度等于l/。通常传输低频信号的传输线为长线，例如50Hz的交流电源，对应波长为6×106米，即6千公里，因而即使30km的输电线也只能是短线。2.传输线的分类根据传输线的外形可分为：平行双导线、同轴线、带状线和微带线等。根据传输线的特性参数是否在传输中一直保持相等可分为：均匀传输线和非均匀传输线。根据传输线在传输过程中是否引起能量损耗分为：有损传输线和无损传输线3.传输线的主要特性3.1四个特性参数:分布参数的值与传输线的形状、尺寸、导线的材料、及所填充的介质的参数有关。L和C表征传输线存贮磁能和电能的作用，R和G表征传输线对所传能量的损耗。分布电阻R分布电感L分布电容C分布电导G3.2特性阻抗3.传输线的主要特性特性阻抗是高频传输线固有特性，它不是直流电阻，属于长线传输中的概念。在高频信号传输过程中，信号线和参考平面间由于电场的建立，会产生一个瞬间电流I并有一输出电平为V，传输线等效成一个电阻，大小为V/I，这个等效的电阻称为传输线的特性阻抗。特性阻抗与导体内、外直径大小及导体间介质的介电常数有关，而与工作频率传输线所接的射频器件以及传输线长短无关。高频传输线各处的电压和电流的比值是一定的，特征阻抗是不变的。3.3输入阻抗3.传输线的主要特性传输线上任一点的输入阻抗定义为该点电压与电流之比。无耗长线上的阻抗呈现周期性变化。从终端起每隔/4阻抗性质就变换一次，称为阻抗的λ/4变换性。传输线上相距λ/2两点的输入阻抗相等这一特性，称为阻抗的λ/2的重复性。终端开路并联谐振3.传输线的主要特性当负载终端短路时：在z=n/2(n=0,1,2,…)处电压为零，电流的振幅值最大，该位置为电压波节点。Zin=0，相当于串联谐振；。在z=(2n+1)/4(n=0,1,2,…)处电压的振幅值最大，而电流为零，称这些位置为电压波腹点；Zin，相当于并联谐振；在0<z</4内，相当于纯电感Zin=jX；在/4<z</2内，相当于纯电容Zin=–jX；终端开路并联谐振3.传输线的主要特性当传输线接任意负载时输入阻抗为复阻抗，既有入射波，也有反射波，两分量叠加形成分布电压或电流曲线。在电压波峰或波谷点，输入阻抗为纯电阻。3.传输线的主要特性UUIz终端开路串联谐振并联谐振当传输线终端开路时Zin相当于并联谐振；电压的振幅值最大，而电流为零，称这些位置为电压波腹点。此时相当于传输线终端短路时波形左移/44.阻抗匹配当信号源的内阻（或输入阻抗）等于负载阻抗时，负载可以获得最大功率，这种情况称为阻抗匹配。有线电视系统中，各种部件之间都必须阻抗匹配的要求进行级联，要求组成系统的4端网络的输入阻抗、输出阻抗和特性阻抗都要相互匹配，即标准值为75欧。阻抗匹配不匹配时，输入信号的电平会有反射，严重时形成驻波，影响信号传输。5.行波与驻波在无线长传输线中，阻抗匹配时，传输线上只有入射波，而无反射波，称为行波。阻抗不匹配，在界面将发生发射波。出现频率相同、传输方向相反的两种电波。在两者电压（或电流）相加的点出现波腹，在两者电压（或电流）相减的点形成波节，这就是驻波。驻波在波形上波节和波腹的位置始终是不变的，给人“驻立不动的印象，但它的瞬时值是随时间而改变的。如果这两种波的幅值相等，则波节的幅值为零。总结

高频传输线理论较为复杂，涉及复杂的电