01 雙傳輸線
雙線傳輸線系統是將高頻電能從一點傳輸到另一點的實例。可惜的是,對于傳輸高頻電壓波和電流波,這也許是不合適的。為什么?因為間距固定的雙導線存在缺點,由導體輻射的電力線和磁力線延伸到了無限遠,因此會影響到附近的其他電子設備。
由于導線對的作用像一個大天線。輻射損耗非常高,因此,雙導線傳輸線在射頻領域的應用不高。它廣泛用于50-60Hz的電力傳輸線和局域電話連接線。雖然電力傳輸線和電話線的頻率較低,但是長度卻超過了幾千米,
使得導線的長度和工作波長相當。需要考慮電路的分布參數特性。
02 同軸傳輸線
同軸線是將信號從源頭傳輸到終端使用的最常用的設備,它是在傳輸過程中用連接器將電纜、信號源、終端連接到一起。在射頻同軸電纜中,電磁波的傳播模式是TEM模,即電場與磁場方向均與傳播方向垂直,如下圖所示,同軸電纜由內導體、介質、外導體和護套組成。
而同軸線的截止頻率,可以通過下列公式計算得到:
在截止頻率以內,信號都以TEM波的形式傳播。而且由截止頻率計算公式可以看出,同軸線的內外導體尺寸決定了截止頻率,同時,一般來說尺寸(軸向)越小的同軸線,傳輸頻率越高。
而同軸線的另外一個重要參數是特征阻抗。實際上,同軸電纜的阻抗有25Ω,50Ω,75Ω,93Ω等,但在絕大數場合,都選用50Ω作為標準,這是為什么呢?
對于空氣介質同軸電纜,為使損耗最小,要求外導體內徑與內導體外徑的最佳比值為3.6,對應的阻抗Z0為77Ω。而最大功率容量時,外導體內徑與內徑導體之比應為1.65,對應的阻抗Z0為30Ω。所以,50Ω的阻抗標準是一個綜合的考慮,即是同軸電纜最小損耗和最大功率容量之間的折中值。
03 微帶傳輸線
電子系統常常采用平面印刷電路板PCB來實現。當涉及射頻電路時,必須考慮刻蝕在平面印刷電路板上的導帶的高頻特性。
攜帶電流的導帶下面的接地平面可阻止過多的電磁場泄露,從而降低輻射損耗。用平面印刷電路板可以簡化無源元件及有源元件在電路板上的連接,并降低生產成本。采用平面印刷電路板可以方便的改變元件的位置,可以通過人工調節電容和電感。在高頻下,微帶線的總傳輸損耗是非常大的。損耗包括導體歐姆損耗,介質損耗,輻射損耗。為了減小場的泄露及交叉干擾,可以采用高介電常數的基片。
04 共面波導
共面波導傳輸線是在傳統微帶線的基礎上變化而來的,它是將地與金屬條帶置于同一平面而構成的。其結構模型如下所示:
共面波導可以分以下的三種基本形式。
共面波導用于單片微波集成電路,其優點具有CPW的寄生參量小,提高集成電路的密度,CPW的色散性能好于微帶線,便于和其他元器件連接等。所以
共面波導(CPW)作為一種新型的平面傳輸線,也已經受到了越來越多的重視。它不僅可以用來傳輸信號,還可以被用來設計很多微波器件,例如CPW耦合器,CPW濾波器等。
審核編輯:劉清
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