传输线变压器的探讨 [复制链接]

传输线变压器的探讨  
2004-12-2 ba3ce

广大无线电爱好者在制作巴伦，功率合成器（分配器）时经常在选择磁环，导线等问题大伤脑筋，且这些问题如果处理不当，必定效果不理想。经常在频率上和网上听到或看到有人抱怨，加了巴伦还不如不加……为了解决这些问题，要从高频变压器问题解决。本人根据一些资料，总结了一些关于传输线变压器的一些问题和大家共同探讨，有不当之处，请大家予以指正。



将高频传输线绕在具有高导磁率(u)低损耗的铁氧体磁环上就变成传输绝变压器，其电路从表面上看似乎与普通变压器没有多大差别，但实际上它们传递能量的方式是不相同的。普通变压器信号电压加在初级绕组的1、2端，使初级线圈有电流流过，然后由此产生的磁力线在次级(3、4端)感应出相应的交变电压，能量就是这样由输入端传到负载。而传榆线变压器的信号电压却加在1、3端，能量在两导线的介质间传播到负载。传输线变压器能量传输原理如图l-a所示。出于两根导线是紧靠绕在一起，所以导线任意点的线间电容都是很大的，而且在 整个线长上是均匀分布的。由于导线是绕在高u磁芯上，故导线每一小段Δl的电感量是很大的，而且 均匀分布在整个线段上。这些电容和电感量通常叫分布参数，由线间电容和导线电感组成的电路叫分布参数电路，如图1-b所示。



因此，传输钱可以看成由许多电感、电容组成的耦合链，从而产生了新的传输能量的方式。当信号电压u1加在图2的输入端(1、3端)时，出于传输线间电容较大，因此信源向电容c1充电，使c1贮能。而c1又通过电感l1放电，使电感贮能．电能变为磁能。然后，电感ll又向电容c2充电，磁能又变成了电能。如此循环不止，且把电磁能送到终端负载，最后被负载吸收。如果忽略了导线的欧姆损耗及导线问的介质损耗则输出端能量将等于输入端的能量，也就是说，通过传输线变压器，负载可以取得信源供给的全部能量。因此，在传输线变压器中，线间的分布电容不但不会影响高频能量传输而且是电磁能转换必要条件。由于电磁波主要是在导线间的介质中传播的，磁芯的 铁磁损耗对信号传输的影响就大大减少，所以传输线变压器的最高工作频率就可以大大提高，这就构成了传输线变压器传递宽频带信号的可能。


传输线变压器的一个最基本构造单元是两条长度相等，且高频损耗很小的导线乎行并绕在磁环上(磁环是高频铁氧体)，具有高导磁(u大)和低损耗的特点。磁芯类型一般有nxo(镍锌铁氧体)和mxo(锰锌铁氧体两系列)mxo通常用于频率较低的场合，当信号频率超过50mhz用nxo为宜。由传输线理论可知，当传输线阻抗zc= ，传输线处于无反射波的行波状态，能量全部送到负载。

例如：当rs=12.5Ω，rl=50Ω，则zc=25Ω，也就是要选用25Ω得传输线。当rs=50Ω，rl=50Ω，则zc=50Ω，也就是要选用50Ω得传输线。



综上所述，传输线变压器的最重要的问题是传输线的的分布参数的均匀度和传输线的阻抗。好多爱好者在业余条件都是用双绞或三绞和的漆包线绕制，这样不可避免的产生不均匀性和阻抗的不确定性，势必造成插入损耗增加，平衡恶化。所以专业的传输线变压器一般使用同轴电缆绕制。使用同轴电缆的好处是显而易见的，分布参数均匀，阻抗确定。但使用同轴电缆也有一个缺点，就是普通的电缆一般较粗较硬，很难在磁环穿绕。所以，一般使用的是聚四氟乙烯同轴电缆，四氟电缆的好处是，在很细的直径可以损耗很小的传递极大的功率。且特征阻抗的规格较多，选择余地较大。

谢谢，这篇文章我看完，我都可以成专家了

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线型天线的宽带...一书上还有253天线匹配器的原理图和照片.

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看完了，看的好累..

好帖，干吗要删，有东东请在上。
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线间电容如果足够大,那么磁芯的要求就可以降低很多.如果绕线采用低阻抗同轴
电缆,磁芯就可以选用普通emi磁环.这种同轴传输线变压器用于宽带功率放大器
上已经非常成功.

传输频率上限只考虑绕线长度必须短于最高使用频率的1/8波长尺寸,与磁芯高
频特性无关;
传输频率下限只要求磁芯有足够的电感量;
传输功率上限主要考虑磁芯尺寸和线间绝缘介质的品质因素和耐高温特性,其中
频率低端主要考虑磁芯尺寸,高端主要考虑线间绝缘介质的品质因素和耐高温特
性.

在实际应用中,采用特富伦介质的16欧母同轴电缆和普通emi磁环,在同样磁环尺
寸下,同轴传输线变压器可以比传统高频变压器有更大的功率容量.

我有几十米耐高温的同轴线,芯线和屏蔽都是镀银的,可是我不知道是多少阻抗的,请问bd7ku大哥,如果是50欧的是否可以?

50欧的线间电容太小,不太适合用于hf.
做hf~uhf同轴传输线变压器最好使用16欧或者更低阻抗的耐高温同轴电缆.
其实阻抗本身没有具体要求,要求的是芯线和网线之间的间隔距离尽可能小.

我的巴伦都是用50欧细电缆做的，驻波比从3~30mhz小于1.2，不知是不是驻波表不对？

hf高端依赖线间电容偶合.两线之间的间隔小些有利.

如果使用低磁通量(高频)磁环,这样电缆圈数就要有好多圈才能保证hf低端对
电感量的要求.不过电缆长度足够长也意味着电容偶合已经足够.

其实线圈的电缆长度也不应该太长,因为长度限制了变压器的最高使用频率.

用户被禁言,该主题自动屏蔽!

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线间电容如果足够大,那么磁芯的要求就可以降低很多.如果绕线采用低阻抗同轴
电缆,磁芯就可以选用普通emi磁环.这种同轴传输线变压器用于宽带功率放大器
上已经非常成功.
传输频率上限只考虑绕线长度必须短于最高使用频率的1/8波长尺寸,与磁芯高
频特性无关;
传输频率下限只要求磁芯有足够的电感量;
传输功率上限主要考虑磁芯尺寸和线间绝缘介质的品质因素和耐高温特性,其中
频率低端主要考虑磁芯尺寸,高端主要考虑线间绝缘介质的品质因素和耐高温特
性.
在实际应用中,采用特富伦介质的16欧母同轴电缆和普通emi磁环,在同样磁环尺
寸下,同轴传输线变压器可以比传统高频变压器有更大的功率容量.

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如果用双绞线,是否绞扭越密越好?这对阻抗特性有什么影响?

越紧密越好。
由于线的总长度远远短于最高使用频率的1/8波长，所以不必考虑线
的阻抗。这就是双绞线都能用的原因。

短波常用三扭绞；超短波段常用四线绕；还有一种双线绕老美有一种是扁铜线双绕；传输线变压器也有同相器性质，当在某一频率范围内电流、电压同相后既谐振，但揩振分为时间谐振和空间谐振；假如当一根50米线长的天线在前6mhz自谐振，而卷曲后天线自谐振频率可能在10mhz以上，这是由于天线的孔径效应所致，因此用传输线变压器来做匹配使这种卷曲天线的谐振达到8mhz（假如），也有人用加载的方法使之达到7mhz（假如）谐振，这就是人们通常讲的缩短型短波天线；当然天线在满足麦克斯韦程的同时，还需考虑坡印庭定理。通俗讲天线的增益来自自然空间，没有空间的天线驻波在好，假如有谐振效率都非常非常低只能做接收天线。

好文章,收藏学习了.谢谢mylcq分享，谢谢

好文章，顶起来。。。。