高頻傳輸線的基本概念

《廣電網(wǎng)絡(luò)工程綜合實(shí)訓(xùn)》課程主講：張慶海通信技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院高頻傳輸線的基本概念目錄什么是高頻傳輸線01高頻傳輸線的主要特性0302傳輸線的分類阻抗匹配04行波與駐波05傳輸線是指能夠?qū)б姶挪ㄑ匾欢ǚ较騻鬏數(shù)膶?dǎo)體、介質(zhì)或由它們共同組成的導(dǎo)波系統(tǒng)。高頻傳輸線主要用于高頻信號(hào)的傳輸。無線電視的發(fā)射系統(tǒng)中從發(fā)射機(jī)至發(fā)射天線的天線饋線或有線電視系統(tǒng)中的同軸電纜都是高頻傳輸線發(fā)射機(jī)天線天線饋線前端終端同軸電纜1.高頻傳輸線的定義2.傳輸線的分類同軸電纜輸電線研究高頻傳輸線首先要分清“短線”和“長(zhǎng)線”的區(qū)別。當(dāng)傳輸線的電長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于所傳輸?shù)碾姶挪ǖ牟ㄩL(zhǎng)或可比擬時(shí)，稱之為長(zhǎng)線；反之,為短線.電長(zhǎng)度等于l/。通常傳輸?shù)皖l信號(hào)的傳輸線為長(zhǎng)線，例如50Hz的交流電源，對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)為6×106米，即6千公里，因而即使30km的輸電線也只能是短線。2.傳輸線的分類根據(jù)傳輸線的外形可分為：平行雙導(dǎo)線、同軸線、帶狀線和微帶線等。根據(jù)傳輸線的特性參數(shù)是否在傳輸中一直保持相等可分為：均勻傳輸線和非均勻傳輸線。根據(jù)傳輸線在傳輸過程中是否引起能量損耗分為：有損傳輸線和無損傳輸線3.傳輸線的主要特性3.1四個(gè)特性參數(shù):分布參數(shù)的值與傳輸線的形狀、尺寸、導(dǎo)線的材料、及所填充的介質(zhì)的參數(shù)有關(guān)。L和C表征傳輸線存貯磁能和電能的作用，R和G表征傳輸線對(duì)所傳能量的損耗。分布電阻R分布電感L分布電容C分布電導(dǎo)G3.2特性阻抗3.傳輸線的主要特性特性阻抗是高頻傳輸線固有特性，它不是直流電阻，屬于長(zhǎng)線傳輸中的概念。在高頻信號(hào)傳輸過程中，信號(hào)線和參考平面間由于電場(chǎng)的建立，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)瞬間電流I并有一輸出電平為V，傳輸線等效成一個(gè)電阻，大小為V/I，這個(gè)等效的電阻稱為傳輸線的特性阻抗。特性阻抗與導(dǎo)體內(nèi)、外直徑大小及導(dǎo)體間介質(zhì)的介電常數(shù)有關(guān)，而與工作頻率傳輸線所接的射頻器件以及傳輸線長(zhǎng)短無關(guān)。高頻傳輸線各處的電壓和電流的比值是一定的，特征阻抗是不變的。3.3輸入阻抗3.傳輸線的主要特性傳輸線上任一點(diǎn)的輸入阻抗定義為該點(diǎn)電壓與電流之比。無耗長(zhǎng)線上的阻抗呈現(xiàn)周期性變化。從終端起每隔/4阻抗性質(zhì)就變換一次，稱為阻抗的λ/4變換性。傳輸線上相距λ/2兩點(diǎn)的輸入阻抗相等這一特性，稱為阻抗的λ/2的重復(fù)性。終端開路并聯(lián)諧振3.傳輸線的主要特性當(dāng)負(fù)載終端短路時(shí)：在z=n/2(n=0,1,2,…)處電壓為零，電流的振幅值最大，該位置為電壓波節(jié)點(diǎn)。Zin=0，相當(dāng)于串聯(lián)諧振；。在z=(2n+1)/4(n=0,1,2,…)處電壓的振幅值最大，而電流為零，稱這些位置為電壓波腹點(diǎn)；Zin，相當(dāng)于并聯(lián)諧振；在0<z</4內(nèi)，相當(dāng)于純電感Zin=jX；在/4<z</2內(nèi)，相當(dāng)于純電容Zin=–jX；終端開路并聯(lián)諧振3.傳輸線的主要特性當(dāng)傳輸線接任意負(fù)載時(shí)輸入阻抗為復(fù)阻抗，既有入射波，也有反射波，兩分量疊加形成分布電壓或電流曲線。在電壓波峰或波谷點(diǎn)，輸入阻抗為純電阻。3.傳輸線的主要特性UUIz終端開路串聯(lián)諧振并聯(lián)諧振當(dāng)傳輸線終端開路時(shí)Zin相當(dāng)于并聯(lián)諧振；電壓的振幅值最大，而電流為零，稱這些位置為電壓波腹點(diǎn)。此時(shí)相當(dāng)于傳輸線終端短路時(shí)波形左移/44.阻抗匹配當(dāng)信號(hào)源的內(nèi)阻（或輸入阻抗）等于負(fù)載阻抗時(shí)，負(fù)載可以獲得最大功率，這種情況稱為阻抗匹配。有線電視系統(tǒng)中，各種部件之間都必須阻抗匹配的要求進(jìn)行級(jí)聯(lián)，要求組成系統(tǒng)的4端網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗、輸出阻抗和特性阻抗都要相互匹配，即標(biāo)準(zhǔn)值為75歐。阻抗匹配不匹配時(shí)，輸入信號(hào)的電平會(huì)有反射，嚴(yán)重時(shí)形成駐波，影響信號(hào)傳輸。5.行波與駐波在無線長(zhǎng)傳輸線中，阻抗匹配時(shí)，傳輸線上只有入射波，而無反射波，稱為行波。阻抗不匹配，在界面將發(fā)生發(fā)射波。出現(xiàn)頻率相同、傳輸方向相反的兩種電波。在兩者電壓（或電流）相加的點(diǎn)出現(xiàn)波腹，在兩者電壓（或電流）相減的點(diǎn)形成波節(jié)，這就是駐波。駐波在波形上波節(jié)和波腹的位置始終是不變的，給人“駐立不動(dòng)的印象，但它的瞬時(shí)值是隨時(shí)間而改變的。如果這兩種波的幅值相等，則波節(jié)的幅值為零?？偨Y(jié)

高頻傳輸線理論較為復(fù)雜，涉及復(fù)雜的電