[分享] 传输线

传输线的类型

如果是这种情况，则直流电路中使用的接线引线将满足该定义。对于直流和低频应用（例如音频），这已经足够了。通常，它不称为传输线，而简称为电线。无论术语如何，它都是此类应用的传输线。
由于相对于波长的尺寸较大以及趋肤效应造成的损耗，简单的导线不适用于射频和微波应用。考虑到高频传输线的独特特性，更合适的定义是“用于有效地将能量从一点传输到另一点的设备”。有效的能量传输是指具有最小量的反射损耗（即接近完美匹配，或VSWR = 1:1），以及最小量的由于趋肤效应等机制导致的电阻损耗。这对于射频和微波频率很重要，因为随着频率的增加，传输线中损失的能量恢复起来更加困难且成本更高。

图 1传输线的等效电路。
一段传输线的等效电路如图1所示。该表示仅是传输线的单个部分，而不是整条线。（图两侧的虚线表示传输线比所示的多。）需要考虑四个参数：电感 (L)、电阻 (R)、电容 (C) 和电导 (G)。还有传输线中绝缘材料的介电常数 ε。四个参数中每一个的值均以其每单位长度的适当单位表示。这些值以单位长度表示，因为图 1 所示的等效电路仅代表传输线的一部分；该段长度就是单位长度。长度可以用任何适当的单位（例如，英尺、米、厘米）来表示。该值仅指示该线长度的每个参数是什么。参数被认为是分布式的。
传输线中的电感（微亨/单位长度）是由于金属导体中流动的电流产生的。流经导体的交流电 (AC) 会产生磁场。磁场在电流的最大幅度处达到最大值。当循环反转并开始沿相反方向进行时，磁场崩溃，产生感应力，产生与施加的电流相反的电流。场的布置在传输线上产生了电感，其可以表征为每单位长度的电感。感抗是电感的欧姆结果，随着频率的增加而增加，可能会给高频电路带来问题。因此，为了有效运行，电感通常应保持较低。
图 1 中所示的电阻（欧姆/单位长度）也与金属导体和电流相关。任何时候电流流过金属导体时，都会由于导体中的有限电阻而产生损耗。这遵循欧姆定律，即当电流流过电阻时，电阻上会产生电压降；因此，传输线导体中的损耗是由电流流过其电阻引起的电压降引起的。
最后两个参数与传输线中使用的电介质相关。第一个参数是电容（法拉/单位长度）。电容器具有一定面积的两块导电板，两块导电板之间间隔一定距离，中间有电介质。图1中有两块板，分别是传输线的上导体和下导体。一块板是中心导体，另一块是接地或屏蔽层。这些板具有每单位长度的相关面积，其间被电介质隔开，从而产生每单位长度的电容。容抗是线路电容的结果，随着频率的增加而减小，并导致传播信号在某些频率下对地短路。因此，一般来说，传输线的分布电容、分布电感和电阻应该最小化。
电导（西门子/单位长度）是通过电介质的泄漏量。总是存在一定量的电导，因为不存在完美的电介质。这意味着沿着传输线传递的一定量的能量出现在另一个导体处。它通常是一个非常小的数量，因为许多电介质在传输线应用中是非常好的绝缘体。电导由信号线和返回线（地）之间的分流电阻器表示。
术语介电常数 (ε) 是电容器或传输线中导体之间的介电材料的电特性。这可以是空气、聚四氟乙烯或其他材料。它是一个相对值，等于真空中的电场除以介质中的电场的比值。在电容器极板之间插入介电介质会增加其电容或在每个极板上存储相反电荷的能力。空气的介电常数被认为是1。

图 2无损传输线。
为了进一步阐明传输线的重要特性，假设一条完美的传输线，即R = 0且G = ∞。这些值表明导体的电阻非常低，可以忽略不计，并且电介质是完美的（无泄漏）。这一假设的结果如图 2所示，它是低通滤波器的电路图，在理想情况下，低通滤波器是一个可以通过低于某个频率（其截止频率）的所有电磁能量并衰减高于该频率的所有电磁能量的组件。凭借这一特性，传输线具有一定的频率（取决于其各自的特性），高于该频率则无法使用。高于截止频率的操作会导致传输线中的损耗比在其指定频率范围内操作的损耗高得多。当用于连接电路时，传输线应该几乎透明或不可见。也就是说，线路在物理上和电气上连接电路元件，但其对电路操作的影响很小。

图 3回波损耗示例。
同轴一词的定义是描述“具有公共轴”。这是性的，但对于我们理解同轴配置中的传输线没有多大帮助。同轴电缆被定义为“一条传输线，其中一个扭转完全包围另一个扭转，两个延伸同轴并通过连续的固体电介质或电介质间隔物分隔开。”图3是同轴传输线的端视图，显示了这些定义的应用方式。
共有三个基本参数。第一个是 ε，即用于分隔两个导体的材料的介电常数。通常，该材料是聚四氟乙烯，其 ε 值为 2.1。其他常见的电介质有聚苯乙烯 (ε = 2.56) 或聚乙烯 (ε = 2.26)。电介质是同轴线机械和电气的重要组成部分。它在机械上很重要，因为它为中心导体提供支撑以及中心导体和屏蔽之间的间隔（间距）。它在电气上很重要，因为电介质的类型决定了电磁波穿过传输线的速度。介电常数越高，电磁波传播的速度越慢。第二个参数是内导体（也称为中心导体）的外径 d。第三个参数D是外导体（通常是屏蔽层）的内径。这三个参数决定阻抗、电容、电感、衰减和截止频率。
比率 D/d 通常用于表征同轴传输特性。例如，三种常见的同轴传输线RG-58、RG-59和RG-62，由于外径相似，所以外观基本相似；然而，RG-58 是 50 欧姆线，RG-59 是 75 欧姆线，RG-62 是 93 欧姆线。由于决定同轴传输线阻抗的因素之一是D/d比，并且由于外导体的内径基本相同，因此必然存在三个不同的d值。事实上，确实如此。RG-58 中心导体直径为 0.031 英寸，RG-59 为 0.083 英寸，RG-62 为 0.025 英寸。
通常有两种类型的同轴传输线或电缆：柔性和半刚性。每个都有特定应用的用途。重要的是要了解每条传输线都是一个低通滤波器，因此每种类型的同轴电缆都有频率上限。对于所有传输线都是如此，无论是同轴传输线、分布式传输线还是波导传输线。所有传输线都有截止频率。
柔性同轴传输线

图 4同轴电缆。
字典将柔性定义为“能够弯曲而不断裂”，这是对柔性同轴电缆的绝佳定义。它是一种能够在许多不同方向弯曲的电缆，如果不超过电缆的最小弯曲半径，则不会以任何方式破坏或影响电缆的电气参数。这种类型的传输线可用于必须将线路弯曲以进行必要连接的应用。它也是一种非常适合在实验室环境中使用的传输线，在实验室环境中需要进行许多连接/断开操作，并且没有将电缆连接到设备的标准方法。
典型的柔性传输线（见图4）由四部分组成：中心导体（实心线或绞合线）、电介质（通常为聚四氟乙烯）、编织外导体和外壳。这种结构用于 RG-58、RG-59 和 RG-62 电缆（见图5）。我们已经看到，中心导体不同，导致每根电缆的阻抗不同。电介质基本相同，编织直径和外涂层也基本相同。这就是可能发生混淆的地方，因为传输线的可见部分非常相似。

图 5柔性同轴电缆结构。
中心导体可以是实心线或一系列绞合线。这是传输线的“热”引线，传输信号。此外，它也是等效电路中电感和电阻的决定因素。中心导体通常是实心铜或钢包覆铜。因为它是金属并承载变化的电流，所以会产生电感，并且也存在电阻。电流是电磁的，即有电和磁成分。这两个分量异相 90 度。它是一种复杂的电流，无法用简单的电流表测量。
电介质的功能之一是充当分隔中心导体和外导体的间隔物，但它也决定了传输线的电气参数，例如特性阻抗、每英尺电容、衰减、截止频率和速度通过传输线传播的射频和微波能量。

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我问过电缆设计高手，各种高频线 动一动位置，就会发生不一样的变化，很多线 弯曲还有讲究。

有最小转弯半径　　针对不同电缆　　、、、、、、、、、、、

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