傳輸線變壓器結構

傳輸線變壓器由環(huán)狀磁芯和傳輸線構成，磁芯是用高導磁率、低損耗的鐵氧體材料制成的，其直徑可大可小（視功率的大小而定），小的只有幾毫米，大的有幾十毫米，將傳輸線（扭絞線、平行線、同軸線等）纏繞在磁芯上所形成的便是傳輸線變壓器，其結構見圖所示，它有四個端子，可分別接信號源和負載。

傳輸線變壓器特點

傳輸線變壓器是傳輸線工作原理和變壓器工作原理相結合的產(chǎn)物，信號能量根據(jù)激勵信號頻率的不同以傳輸線或變壓器方式傳輸。因此，傳輸線變壓器具有良好的寬頻帶傳輸特性。傳輸線變壓器與普通變壓器相比，其主要特點是工作頻帶極寬，上限頻率高達上千MHz，頻率覆蓋系數(shù)（即上限頻率對下限頗率的比值）達到104。而普通高頻變壓器的上限頻率只能達到幾十MHz，頻率覆蓋系數(shù)只有幾百。由于傳輸線變壓器有良好的高頻和低頻特性，且具有體積小、易制作、承受功率大、損耗小的特點而在射頻段被廣泛應用。

傳輸線變壓器工作原理

對于普通變壓器，其本身的高頻特性差。而要改善低頻響應，就要增加初級線圈匝數(shù)（加大電感），這樣又導致分布電容的增大，使高頻響應愈加變壞。采用高導磁率磁芯可使高、低頻率特性大大改善，但磁芯都有其最佳工作頻段，高于此頻段時，磁芯的損耗增加，使其傳輸效率下降。由于分布電容和漏感的影響，即使采用了高導磁率磁芯的普通變壓器，仍然不能工作在更高的頻段和傳遞寬帶信號。而新元件——傳輸線變壓器，因其最高頻率可達幾百兆赫甚至上千兆赫，而常在射頻段使用。

由于兩根導線緊靠繞在一起，因此任意點的線間電容都是很大的，且在整個線上是均勻分布的。由于導線繞在高μ 磁芯上，故導線每一小段的電感量是很大的，且均勻分布在整個線上。由此傳輸線可以看成由許多電感、電容組成的耦合鏈，傳輸線變壓器正是利用這些電感和電容之間的耦合， 完成了能量的傳輸。因此，在傳輸線變壓器中，兩線間的分布電容不但不會影響高頻能量傳輸，而且是電磁能轉(zhuǎn)換的必要條件。由于電磁波主要是在導線間的介質(zhì)中傳播，磁芯的損耗對信號傳輸?shù)挠绊懢蜁蟠鬁p少，所以傳輸線變壓器的最高工作頻率就可以大大提高，這就使傳輸線變壓器傳輸高頻、寬帶信號成為可能。

負載與傳輸線的特性阻抗相等時，即在負載匹配的條件下，兩個線圈中通過的電流大小相等，方向相反（圖），在磁芯中產(chǎn)生的磁場正好相互抵消，因此磁芯中沒有功率損耗，這對傳輸線工作方式極為有利。由于2、3 兩端都接地，這樣信號電壓V1 加在傳輸線始端1、3 時，同時也加到線圈1、2 兩端，負載則也接到線圈的3、4 端（圖），傳輸線變壓器同時按變壓器方式工作。由于電磁感應，負載也獲得了與V1 大小相等的感應電壓V2，不過V1 與V2 反相。此時，在1、3 和2、4 端的電壓仍分別為V1 和V2，從而也保證了傳輸線工作方式的電壓關系。

可見，在信號源和負載之間同時存在兩條能量傳輸途徑。在高頻范圍，激磁感抗很大，激磁電流可以忽略不計，傳輸線方式起主要作用，這時變壓器的漏感和分布電容等都作為傳輸線特性阻抗的組成部分，上限頻率不再受漏感和分布電容的限制，且不受磁芯頻率上限的限制。在中頻段上，漏感作用不明顯，激磁感抗仍然很大，激磁電流仍可略去，傳輸變壓器近似于理想傳輸線。同時由于傳輸線的電長度很短（一般小于八分之一波長）可視為短接線，輸入信號將直接加到負載上，能量的傳輸不會受到變壓器的影響，因此傳輸線變壓器具有良好的高頻特性。在低頻率段，由于激磁感抗下降，激磁電流上升，輸出將減小，但由于采用了高μ的磁芯，兩線圈的耦合很緊，信號仍可由次級很好地輸出，此時變壓器傳輸方式起著主要作用。因此，在低頻率段傳輸線變壓器仍具有較好的特性。