[科普中国]-半波长变换器

定义

为了增宽接有金属绝缘子的传输线的通频带，并使传输线两端的阻抗匹配，就需要接入半波长变换器，如下图所示：

图：工作于宽频带金属绝缘子中的半波长变换器1

工作原理：如上图所示：在金属绝缘子中接入长为λo/2、具有任意波阻抗的线段a，并不会改变波长为λo的波沿主线无阻碍地通过的条件，因此传输线在B点的波阻抗Zo转换到a点时毫无改变。需要注意的是，半波长变换器的内导体需要做的比主线内导体稍微粗一点，这样才能使主线两端的阻抗匹配。这样加入了半波长变换器的宽频带金属绝缘子，可保证当偏离中心频率(在这个频率上绝缘子的长度等于λo/4）+15%时传输线的两边(绝缘子之前和绝缘子之后)的匹配精确度达1%。

对于高频信号的宽频带传输和接收来说，这样的匹配程度已经足够满意了。

半波长变换器的作用由于金属绝缘子是一种频带很窄的元件，所以为了增宽接有金属绝缘子的传输线的通频带，就需要加入半波长变换器。所以半波长变换器的作用就是增宽接有金属绝缘子的传输线的通频带。

相关元件金属绝缘子的简介在波长很短时，使用垫圈就有困难。因为在使用中经常发生垫圈位置的微小变化和介质表面状态的变化，结果都会使各段传输线严重失配。

固定内导体的更完善的方法，是基于利用四分之一波长短路线有很大的蝓入阻抗的特性。

把这种线段接到主传输线后，可以保证：

(1)内导体相对于外导体固定； ’

(2)连接短路线段的点有很大的输入阻抗(因此，传输线的工作不会发生变化)。

这种固定元件称为金属绝缘子（如下图）。金属绝缘子是频带很窄的元件。输入阻抗很大的条件仅仅对于固定波长能满足广，对这个波长来就绝缘子的长度等于λ/4。

图：金属绝缘子