跳到题目区
E1 · 发布于 2026年10月21日 · 由 The Ham Desk 编辑部撰写
传输线与阻抗匹配
发射机与天线之间的一切都是传输线问题。到了 Extra 级别，题目不再满足于经验法则，而开始追问这些数字为什么是这样。本单元从特性阻抗讲起，经驻波，讲到让天线呈现出发射机所需负载的各种匹配网络。
- 频段 20 m
- 建议用时 19
- 难度 拔高
- 题 10
天线设计与传输线 — 波形叠加与辐射方向图
上机前速览
特性阻抗与速度因子
传输线的特性阻抗完全由其结构决定——导体直径之比、导体间距，以及两者之间的介质材料。它不取决于线的长度，也不会因为接上不同的负载而改变。实心聚乙烯介质的同轴电缆大致落在 50 欧姆附近；空气介质的平行线通常在 300 至 600 欧姆之间。这两类线材的表现差异很大，大多数匹配题归根结底都是「现在用的是哪一种」。
波沿传输线传播比在自由空间中慢，因为介质对电场形成了加载。速度因子就是线中传播速度与光速之比，它把电气长度换算成物理长度。14.2 MHz 上的四分之一波长在自由空间中约 5.28 米，而速度因子为 0.66 的同轴电缆给出的物理四分之一波长只有约 3.48 米。每一条短截线和匹配段都必须按速度因子来裁切，而不是按自由空间的数值。
驻波及其代价
当负载阻抗不等于线的特性阻抗时，一部分前向波会反射回发射机方向。两列行波沿线叠加相加减，形成驻波，其电压最大值与最小值之比就是驻波比。完全匹配时为 1:1；其他任何情况都意味着发射机产生的一部分功率正在返回，而不是从天线辐射出去。
有一种常见但不完整的看法是，反射功率直接损失掉了。事实上，在无耗线中，失配本身并不耗散功率——反射把能量送回来，而发射机端的匹配网络可以把它再反射回天线方向。失配真正的代价是损耗：驻波带来的高电流与高电压会增大线中的电阻损耗，而且这一效应随线材衰减和线长而加剧。这就是为什么损耗极低的明线能容忍多波段双极天线上的大幅失配，而一长段细同轴电缆却不行。
同样的推理解释了关于天线调谐器的标准建议。装在发射机端的调谐器让发射机满意，因为它在电台处呈现 50 欧姆，并降低了调谐器与电台之间那段线的损耗。但调谐器与天线之间的那段线仍然承载着驻波；如果那段线损耗大，能量在到达天线之前就已经变成热了。
匹配段与巴伦
四分之一波匹配段是经典的单频段变压器。一段特性阻抗为两端阻抗几何平均值——即源阻抗与负载阻抗乘积的平方根——的四分之一波长线，能把其中一个阻抗变换为另一个。例如把 50 欧姆发射机接到 200 欧姆负载，需要一段 100 欧姆的四分之一波长线。同样的数学让短路或开路的短截线变得有用：长度短于四分之一波长的线，视哪一端短路而呈容性或感性，因此短截线无需任何线圈或电容就能抵消一个电抗。
短截线的长度取决于工作频率与速度因子，因此除非可以切换，短截线匹配是单频段技术。在较高的 HF 频段上，常在馈电点跨接一段短路短截线来抑制单一干扰频率，因为短路四分之一波长在其谐振频率上呈现极高的阻抗，而在其他地方几乎不起作用。
巴伦解决的是另一个问题。巴伦——由平衡到不平衡——把平衡负载（如偶极天线或平行馈线）耦合到不平衡源（如同轴电缆，或一侧接地的发射机输出）。没有它，电流会流到同轴屏蔽层外侧，使馈线本身成为天线的一部分。这会造成方向图畸变、电台室内的射频干扰以及不可预测的阻抗。用几圈同轴电缆绕成的扼流巴伦可以在没有磁芯损耗的情况下达到同样的抑制效果。
必须能说出定义的术语
| 术语 | 考官想听到的表述 |
|---|
| 特性阻抗 | 传输线对行波呈现的阻抗，由导体几何与介质决定，与长度无关。 |
| 速度因子 | 线中传播速度与自由空间中速度之比。 |
| 驻波比 | 失配线上电压最大值与最小值之比。 |
| 四分之一波匹配段 | 特性阻抗为两端待接阻抗几何平均值的四分之一波长线。 |
| 巴伦 | 平衡-不平衡变换器，或阻止电流流到同轴屏蔽层外侧的扼流器。 |
题目区 10 题
传输线的特性阻抗由什么决定？
-
-
-
-
为什么裁切四分之一波匹配段时必须使用速度因子？
-
-
-
-
传输线上的驻波比是什么？
-
-
-
-
装在发射机端的天线调谐器究竟实现了什么？
-
-
-
-
要把 50 欧姆发射机接到 200 欧姆负载，四分之一波匹配段应取什么特性阻抗？
-
-
-
-
巴伦解决什么问题？
-
-
-
-
为什么明线馈线比细同轴电缆更能容忍大幅失配？
-
-
-
-
短路四分之一波短截线在其谐振频率上呈现什么？
-
-
-
-
波到达阻抗与线不匹配的负载时会发生什么？
-
-
-
-
速度因子为 0.66 的同轴电缆在 14.2 MHz 上，其四分之一波长的物理长度约为多少？
-
-
-
-
