分享几个传输线的应用实例

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。



审核编辑：刘清