微波傳輸線VS低頻傳輸線

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在學(xué)習(xí)梁昌洪老師的《簡明微波》時(shí)，有一節(jié)關(guān)于微波傳輸線和低頻傳輸線的對比，講的很有意思。我們一起來看一下。做射頻的朋友可能看到什么都覺得是微波，就像基帶的朋友看到什么都是直流一樣。

我們在《微波傳輸線理論小結(jié)》一起總結(jié)了一下《簡明微波》中關(guān)于微波傳輸線的知識點(diǎn)。在微波頻段，當(dāng)線長可以和波長相近的時(shí)候，我們就需要用分布參數(shù)的理論來解這跟傳輸線了。但是當(dāng)頻率很低時(shí)，比如50Hz，這個(gè)時(shí)候的波長是光速/50Hz=6000000 米=6000 千米=繞赤道一圈6波長。

這個(gè)時(shí)候，直接按照一根導(dǎo)線去求解就行了。按照一根導(dǎo)線怎么去解呢？我們學(xué)習(xí)過很多關(guān)于低頻電路的知識，但是很少有專門講低頻傳輸線的這一內(nèi)容的。原因很簡單，就一根導(dǎo)線，有什么可講的。但是為了和微波傳輸線做對比，我們還必須把它拉出來溜溜。

印度電線搞這么錯(cuò)綜復(fù)雜都沒關(guān)系，原因就是電流只在導(dǎo)線內(nèi)部存在，只要絕緣皮還在，不存在短路就可以。

我們接著用電磁場的方法去分析這跟低頻傳輸線，如下圖所示，電流幾乎均勻的分布在導(dǎo)線內(nèi)部，電流和電荷可等效的集中在軸線上。我們只需要計(jì)算出導(dǎo)線的損耗電阻就可以了，也沒有其他可算的。

損耗電阻怎么算呢？

借助書上的例子計(jì)算出一根半徑為2mm的銅導(dǎo)線的損耗電阻只有0.00137歐姆/米。

其實(shí)上面這個(gè)計(jì)算公式蠻有用的，有了這個(gè)損耗電阻就可以計(jì)算出導(dǎo)線能夠承受的最大功率。相信很多朋友自家房子裝修布線時(shí)肯定有到底選擇多粗的電線燒腦過，太粗了，太貴。太細(xì)了，怕扛不住家里的電器。

但是到了微波頻段呢？第一個(gè)遇到的問題就是趨膚效應(yīng)，電流不再均勻分布在導(dǎo)線內(nèi)了，隨著頻率的升高，電流越來越集中在導(dǎo)線表面。

這問題就大了，如果按照歐姆定律去計(jì)算導(dǎo)線的電阻，還是按照上面公式的話，電流的橫截面積會小很多。按照趨膚深度的公式

我們還選取書上的例子，根據(jù)銅在10GHz的趨膚深度，我們計(jì)算出導(dǎo)線等損耗電阻為2.07歐姆/米。

2 歐姆，看著也不算很大，但是對于寶貴的微波功率來說，這個(gè)損耗也不得了了。相對于低頻信號，損耗電阻增大了1500倍。

書上最后一段話，講的很通俗易懂。如果要使得微波頻段的損耗電阻和低頻一樣大，那么，這跟導(dǎo)線的直徑需要做到6米，這玩意比橋墩還要粗。兩米長的微波傳輸銅柱重量達(dá)到514噸，是孫悟空的如意金箍棒的十倍。

怪我咯？

但沒關(guān)系，我們可以把它做成空心的嗎，反正里面也沒什么用途。所以呢，很多時(shí)候，我們經(jīng)常用電鍍銀來降低微波傳輸線的損耗。

但實(shí)際上，一根導(dǎo)線到底能不能傳輸微波信號，這還是個(gè)問題。畢竟微波是比較自由的，一根導(dǎo)線，恐怕束縛不住它。怎么也要兩根導(dǎo)線構(gòu)成雙線結(jié)構(gòu)......