短截线

✍ dations ◷ 2025-04-26 12:52:36 #电信设备,无线电电子学

在微波与射频工程中,短截线是指在一端连接的传输线或波导。短截线的自由端开路或(在波导的情形)短路。忽略传输线的损耗,短截线的输入阻抗是纯抗性的;是容性还是感性,取决于短截线的电长度(英语:electrical length)以及是开路还是短路。短截线在无线电频率可能用作电容、电感和谐振电路。

短截线通过沿其长度方向的无线电波的驻波发挥作用。它们的电抗特性是由它们的物理长度与无线电波的波长之间的关系决定的。因此短截线最常用在波长足够短的UHF或微波电路中,于是短截线也较小。 它们经常被用来代替分立电容和电感,因为在UHF和微波频率下,由于寄生电抗,集总元件表现不佳。 短截线常用在天线阻抗匹配电路、选频滤波器和UHF电子振荡器与射频放大器的谐振电路中。

任何类型的传输线都可以做成短截线:平行导线(英语:ladder line)(它们称为勒谢尔线(英语:Lecher lines))、同轴电缆、带状线(英语:stripline)、波导管以及介质波导管(英语:dielectric waveguide)。短截线电路可以用史密斯图(一个可以确定多长的线可以得到所需电抗的图形工具)设计。

无耗短路传输线的输入阻抗为,

其中 j 是虚数单位, Z 0 {\displaystyle Z_{0}} 的短截线的长为:

相同频率下,充当电感 的短截线的长为:

无耗开路短截线的输入阻抗为

由此得出 cot ( β l ) {\displaystyle \cot(\beta l)} 的长度为:

相同频率下,充当电容 的开路短截线的长为:

短截线经常被用在振荡器和分布参数滤波器(英语:distributed element filter)中作为振荡电路。长度为 l {\displaystyle \scriptstyle l} 是传播速度,对无耗线来说是与频率无关的常数。对于此情形,谐振频率为

当短截线用作谐振电路时,它们与集总元件谐振电路不同之处在于它们有多个谐振频率;除了基波谐振频率 ω 0 {\displaystyle \scriptstyle \omega _{0}\,} 以外, 还会再这个频率的倍数 n ω 0 {\displaystyle \scriptstyle n\omega _{0}\,} 发生谐振。如在集总调谐电路中一样,谐振后阻抗不会随着频率持续单调上升。阻抗会上升到 β l = π {\displaystyle \scriptstyle \beta l=\pi } 这一点变为开路。在这一点后(其实是一个反谐振(英语:anti-resonance)点),阻抗会再次变为容性并开始减小。它会持续下降到 β l = 3 π / 2 {\displaystyle \scriptstyle \beta l=3\pi /2\,} ,然后再次表现为短路。在这一点短截线的滤波作用彻底消失。短截线的响应随着频率增加持续重复,在谐振和反谐振之间交替。某频率之上滤波器不起作用,并产生多个不需要的通带(英语:passband)这一点,不仅是短截线的特点,还是所有分布元件滤波器的特点。

同样,短路短截线在 π / 2 {\displaystyle \scriptstyle \pi /2} 是一个反谐振器,也就是说它的行为同并联谐振电路,但当接近 3 π / 2 {\displaystyle \scriptstyle 3\pi /2} 时失效。

短截线可以用来将负载阻抗与传输线特性阻抗相匹配。短截线的位置与负载有一段距离。该距离选择在负载阻抗的阻性部分与主线长度的阻抗变换器作用(英语:quarter wave impedance transformer)的特性阻抗的阻性部分相等的点。短截线的长度要恰好能抵销表现出的负载的抗性部分。也就是说,短截线是根据主线表现出感性还是容性负载而做成容性还是感性的。这与负载实际的阻抗不同,因为负载阻抗的抗性部分以及阻性部分会受到阻抗变换器作用。匹配短截线可以做成可调的,使得可以在测试中修正。

单独的短截线只能在某一特定频率达到完美匹配。对宽带匹配来说,会将若干短截线以一定间隔沿主传输线分布。得到的结构类似于滤波器,也会用到滤波器设计方法。例如,匹配网络会设计成切比雪夫滤波器,但会针对阻抗匹配而非通带传输进行优化。得到的网络的传输函数会与切比雪夫滤波器一样有通带涟波,但在通带中纹波绝不会像标准滤波器那样,达到 0dB 的插入损耗。

相关

  • 恩格斯弗里德里希·恩格斯(德语:Friedrich Engels;1820年11月28日-1895年8月5日),德国哲学家,马克思主义的创始人之一。恩格斯是卡尔·马克思的挚友,被誉为“第二提琴手”,他为马克思创立马
  • 卡斯特卡斯特国家森林(英语:Custer National Forest)是美国的一处国家森林,1908年7月1日建立,位处蒙大拿州和南达科他州交接处,占地面积1,188,130英亩(4,808.2平方千米),最近的城市为比灵斯
  • 二重感染二重感染指有机体内正常菌群中的优势种大部分被抑制,只有少数的菌种增殖异常旺盛,这是一种严重的菌群失调,常表现为急性疾病。导致二重感染的原因主要是长期使用广谱抗生素,使对
  • 亨利 (克恩滕)克恩滕的亨利六世(捷克语:Jindřich Korutanský,约1265-1335年4月2日)是克恩滕的一位公爵,曾经两度在1306年及1307年两度被选出来担任波希米亚王国的君主。1306年,亨利与温塞斯拉
  • 大运站大运站(前称体育新城站)是深圳地铁的车站,属3号线、兴建中的14号线的中途站和16号线(原12号线)规划中的西端终点站。车站位于深圳市龙岗区园山街道龙岗大道8688号,近荷坳社区,该站3
  • 切点数学上,函数的阶切点,或称触点、接点(point of contact,tangent point)是一个等价关系,表示函数在点P有同样的取值并且有直到阶的相同的导数。等价类通常称为射流。曲线和几何
  • 石田信之石田信之(日语:石田 信之/いしだ のぶゆき,1950年8月30日-2019年6月13日),日本演员。秋田县北秋田郡森吉町(现北秋田市)出身。身高172cm、体重61kg,血型B型。秋田县立米内泽高等学校肄
  • 江文明江文明(越南语:Giang Văn Minh/.mw-parser-output .han-nom{font-family:"Nom Na Tong","Han-Nom Gothic","Han-Nom Ming","HAN NOM A","HAN NOM B","Ming-Lt-HKSCS-UNI-H","M
  • 乌尔里奇·汤姆森乌尔里奇·汤姆森(英语:Ulrich Thomsen,1963年12月6日-)出生于丹麦奥登斯,丹麦男演员。1963年,汤姆森出生于丹麦菲英岛,1993年,他毕业于丹麦国家剧院和当代舞蹈学校,之后在哥本哈根的
  • 刑法志刑法志,中国古代对于各该朝代刑事立法与司法制度的概括叙述,中国古代纪传体断代史书志书之一。刑法志是对各该朝代刑法史的概括叙述,记载各该朝代的律令和司法制度方面的创始和