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MC3-0761-传输线通常用来连接电台与天线。比较常见的传输线有

MC3-0761 考常见的传输线种类。业余电台天馈系统里最基本的三类是屏蔽良好的同轴电缆、空气介质的平行馈线、微波频段的波导,三者都靠确定的导体几何与介质形成稳定的特性阻抗;波纹软管只是机械保护与穿线用的金属管,不能导引射频能量,故答案为 ABC。

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【题目编号】MC3-0761

【题目】传输线通常用来连接电台与天线。比较常见的传输线有:

【答案】ABC(多选题)

[A]同轴电缆

[B]平行馈线

[C]波导

[D]波纹软管

考点速览

这道题问传输线最常见的几类,属于天馈系统的基础知识。传输线的作用是在发射机与天线之间低损耗地搬运射频功率,同时保持确定的特性阻抗以减少反射。选项里列了三类真正的传输线,还混进一个外形相似但功能完全不同的金属波纹软管,考的是有没有抓住"传输线靠确定的导体几何与介质构成"这个本质。

同轴电缆:屏蔽换来的稳定

同轴电缆(coaxial cable)由内导体、绝缘介质、外导体(屏蔽层)与外护套四层同轴套叠而成。外导体既做回流路径又做屏蔽,把电磁场约束在内导体与外导体之间的介质里,所以它的特性阻抗稳定,几乎不受周围金属与天气影响,布线时可以贴墙、靠近金属构件。除五十欧与七十五欧两个标准之外,还有少量特殊阻抗值,业余电台常用五十欧。

损耗是最需要权衡的一项。同轴电缆的损耗由导体损耗与介质损耗组成,前者大致随频率的平方根上升,后者大致随频率线性上升,叠加之后频率越高总损耗越大。同样阻抗下,线径越粗、介质越接近空气,损耗越小:细的 RG-58 在短波段还能用,到了超短波损耗就相当可观;粗的 RG-213 或硬馈管更适合长距离传输与高波段使用。大功率发射时还要留意介质耐压与散热能力。

接头与施工工艺对实际性能的影响往往比选型更大。接头处进水、屏蔽网压接不良,都会把一段好电缆变成一段带损耗的失配线,户外长期使用的场合,防水与应力释放必须做足。

平行馈线与波导:低损耗的两条路子

平行馈线(parallel-wire line,也叫明线、双导线)由两根保持固定间距的导线构成,介质就是空气,典型特性阻抗有三百欧、四百五十欧、六百欧。空气介质的双导线阻抗可用"Z 零等于二百七十六乘以(两线中心间距的两倍除以导线直径)的常用对数"来估算。它最大的优势是损耗极低,特别是配多波段偶极子天线时,即使线上的驻波比很高,附加损耗也远小于同轴电缆,因为空气介质几乎没有介质损耗。代价是没有屏蔽:靠近金属、墙体、雨水或潮湿植被,阻抗与平衡性都会改变,布线时必须让两根线远离任何导体并保持对称。

波导(waveguide)是空心的金属管,截面多为矩形或圆形,用于微波频段。电磁波在管内以特定的场模式传播,管壁电流分布使导体损耗很低,管内又没有固体介质,击穿与介质损耗问题都小,能承受很大功率。矩形波导的主模是 TE10 模,它的截止波长等于波导宽边内尺寸的两倍;当工作波长长于这个截止波长时,电磁波在管内迅速衰减、无法传播。所以波导有一个使用频率下限,低频率、长波长的业余短波频段根本用不上它,它属于超短波高端与微波的领域,业余微波通信、天线馈电以及雷达、卫星地面站都能见到。

三类传输线的共同点是:都有确定的导体边界与介质条件,因而有明确的特性阻抗与传播模式,能量在管内或线内被引导着走。差别在适用频段、损耗水平与屏蔽形式。

逐项辨析

选项 A 正确。同轴电缆是业余电台从短波到超短波最常用的馈线,屏蔽结构带来稳定的特性阻抗,是传输线最典型的一种。

选项 B 正确。平行馈线以空气为介质,损耗低、能容忍高驻波比,是教科书与实务中与同轴电缆并列的经典传输线,多波段偶极子系统里经常用到。

选项 C 正确。波导是微波频段的标准传输线,虽然普通短波台站见不到,但在业余微波通信与天线馈电中确有应用,属于传输线的正当门类。

选项 D 错误。波纹软管是金属波纹管,通常用来做机械保护、穿线、柔性连接或流体输送。它没有为引导电磁波而设计的导体结构与介质条件,内壁尺寸与公差也不按截止波长设计,特性阻抗不可控,无法当馈线使用。它与传输线的相似之处只在"金属管子"这个外形,这正是干扰项的落脚点。

平衡与不平衡:接头处的位置

同轴电缆是典型的不平衡传输线:外导体接地,两根导体的地位不对等。平行馈线是平衡传输线:两根线对地对称,电流大小相等、方向相反。把平衡的平行馈线直接接到不平衡的同轴接口上,或者把不平衡的同轴电缆直接接到对称偶极子天线的馈电点上,都会破坏系统对称性,让馈线本身参与辐射、引起方向图畸变。解决办法是在两种传输线或天线之间插入巴伦(balun,平衡与不平衡变换器),必要时同时完成阻抗变换,例如四比一巴伦把二百欧的平衡馈电点变换到五十欧的不平衡接口。

应试要点

记三类传输线各自的一句话特征:同轴电缆屏蔽好、五十欧和七十五欧最通用;平行馈线空气介质、损耗低、阻抗高、没有屏蔽;波导微波使用、损耗极低、功率容量大、有截止频率。凡是外形像管子却不承担引导电磁波功能的东西,都不算传输线。本题选 A、B、C。

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