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四分之一波长传输线应用举例 EDA365原创 作者：何平华老师 / ~9 \$ T! ~8 h: h* Q' G
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" [8 Y" V! E6 G9 o+ D碎片三分钟，收获一丢丢。 上图表示从离负载l=λ/4远的地方，看等效输入阻抗Zin。 传输线方程中的β = 2π/λ，如果l=λ/4，则tanβl=tan(π/2)是无穷大，根据学过的极限概念，分子中的ZL和分母中的Z0可忽略不计： 得到λ/4阻抗变换器公式： 如果将ZL= Z0代入到传输线方程，则： Zin= Z0。 上式与βl无关，说明如果负载阻抗与传输线阻抗相等，ZL= Z0，则从离负载任意远处看到的等效输入阻抗始终等于负载阻抗Z0。这是完美的匹配状态。
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再考虑两种特殊情况： 首先，如果终端开路，ZL = ∞，则Zin= 0。如下图所示： 物理意义是：如果从距终端l=λ/4远的地方看负载开路，等效阻抗Zin为零。 5 ^0 }1 n' @, j" T% g
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其次，如果终端短路，ZL = 0，则Zin= ∞。如下图所示： 物理意义是：如果从距终端l=λ/4远的地方看短路传输线，等效阻抗Zin为无穷大， 这种做法应用于放大器的BiasTee供电、射频信号线的防雷、防静电等，常等效于高阻电感接地或交流接地。 1 ]& s, D) o5 Y8 m4 J, p
放大器BiasTeeλ/4波长线与主信号线的走向构成偏置T形节，称为BiasTee电路，如下图所示的蓝色线： MOS功放管栅极和漏极的匹配大铜皮，各接了一根λ/4高阻终端线，到滤波电容，滤波电容接地，等效于这根λ/4高阻线终端交流接地，本质上等效于电感。从匹配铜皮看这两根λ/4波长线，理论上阻抗为无穷大，实际上阻抗也是很高的，比其高阻线本身的特征阻抗要高得多。 下图是一个接近式毫米波雷达传感器的PCB图，这个鬼画符模样的简单PCB图中，数了一下，至少有21条1/4波长传输线（已经用红线标记出部分1/4波长传输线），构成了做为偏置的BiasTee，还有威尔金森功分器、分支线耦合器、叉指电容、带通滤波器等等，如下图所示： （原图来自于网上）
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防静电雷电从射频同轴连接器进入PCB，首先并联了一段λ/4的终端接地短路线，如下图高亮的长花线所示，将连接器的静电泄放到地。再经过C59进入到有源电路，进一步阻挡了静电。 λ/4传输线不止能做阻抗变换器，还可以用于各种耦合谐振器中，如下文所述。 6 J* \& B C. k U. z, D
无源器件中的阻抗变换耦合器的耦合段长度通常都是1/4波长，以获得最大的耦合效率，例如平行双线耦合器、叉指电容等等。 环形线耦合器总长度有3λ/2，其中有三段是λ/4。 分支线耦合器由四段λ/4构成。 功分器中的λ/4波长线都是阻抗变换器，等功分器将100欧变换为50欧。
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无源器件中的滤波谐振器封闭的谐 振器是滤波器。微带线离地平面比较近，所以微带线谐振器能构成滤波器。下图滤波器的谐振器长度是λ/4，每段谐振器都构成耦合段的长度λ/4。
/ ]* U, L r4 Y: O& m" P( O天线振子与Balun结构基站天线偶极子4个臂的底座是接地的，每个臂的长度为λ/4，振子的高度（离反射板的高度）λ/4、平衡馈电的Balun长度也是λ/4。 上面原图来自于网上，右图可以看成是左图的等效电路图。 . K' R* c! S! r8 ]' H. N
综上所述，可以看出λ/4波长传输线线无处不在！ 6 {+ t6 ~6 I$ ?/ a) G+ H2 ~- Z
出品｜EDA365 作者｜何平华老师
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发表于 2022-4-11 13:18
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