1.5 传输线

1.5 传 输 线1.5.1 传输线的定义传输线是传输电流信号的导体。一个实际的传输线的等效电路由一个离散电容C、离散电感L、电阻R
和电导G所组成，如图1.5.1所示。其中，电阻R为单位长度的串联等效电阻，对于一个理想的传输线而言，其值应为0?；G为单位长度的电
导，反映传输线介质的绝缘品质，对于一个理想的传输线而言，其值应为无穷大。L为单位长度的电感，C为单位长度的电容，一个理想的传输线只
有电感和电容。图1.5.1 传输线的等效电路（单位长度）传输线单位长度的时间延迟称为“传播延迟”，单位为ps/inch或者ps/
mm；“传播速度”与“传播延迟”为反比例的关系，单位是“传播延迟”的倒数；传输线的“传播延迟”与单位长度的串联电感及并联电容有关，
传播延迟时间的计算公式为
（1.5.1） 一个理想传输线的输入阻抗，即所谓的特性阻抗如下所示
（1.5.2）从式（1.5.2）
可见，一个理想传输线的特性阻抗是个常数，不是频率的函数。1.5.2 传输线的类型与特性射频电路中使用的传输线有双绞线、同轴电缆、
微带线、带状线和波导等形式。1．300?平衡式传输线（双绞线）300?平衡式传输线（双绞线）如图1.5.2所示，它具有极小的损耗，
能够允许很高的线电压，通常作为电视或者FM接收器天线的馈线，或者作为一个偶极子的发射/接收天线的平衡式馈线。图1.5.2 300
?平衡式传输线（双绞线）2．同轴电缆同轴电缆是最常用的非平衡式传输线，如图1.5.3所示，外层屏蔽采用编织铜网（或铝箔）来进行屏蔽
，以阻止同轴电缆接收和辐射任何信号。同轴电缆的内导体传输射频电流，而外部的屏蔽层导体保持地电位。同轴电缆具有低的损耗，工作频率可达
50GHz，特性阻抗有50?、75?等形式。图1.5.3 同轴电缆3．微带线在微波频段，印制电路板上的微带线常被用做传输线，如图
1.5.4所示。微带线具有低损耗和易于实现的特点，电路元器件如表面安装电容器、电阻器、晶体管等，可以直接安装在印制电路板上的微带线
的导体层（印制板铜箔导线）上。微带线是非平衡传输线，具有非屏蔽特性，因此能够辐射射频信号。图1.5.4 微带传输线4．带状线带状
线如图1.5.6所示，导体层被放置在印制电路板的金属层（平衡的接地层）之间，因此它没有辐射。带状线和微带线一般都有一个由玻璃纤维、
聚苯乙烯、聚四氟乙烯组成的印制电路板衬底。微带线可以使用标准印制电路板的制造技术制造，与带状线相比，制造更容易。图1.5.6 带
状传输线5．波导在大功率的微波应用中，波导作为传输线具有一定的优势。波导一般被制作成圆形的或方形的中空金属腔。波导尺寸大小与波导的
工作频率有关。在波导结构中，使用1/4波长的直探针耦合和环形探针耦合来注入或传输微波能量。在现代微波电路设计中，常用同轴电缆代替波导来发射和接收射频信号。