
【电】 quarte-wave stub
quarter
【机】 quarter
wavelength
【计】 wave length
【化】 wavelength
【医】 W. L.; wave length; wavelength
【化】 bracing wire; stay wire
四分之一波长拉线(Quarter-Wavelength Guy Wire)是天线工程中的关键技术概念,指长度为电磁波波长的1/4的金属导线,主要用于阻抗匹配和信号传输优化。其核心原理基于传输线理论:当导线长度为波长的四分之一时,可通过阻抗变换特性消除信号反射,提升天线系统的能量传输效率。
从汉英对照角度解析:
英文直译:Quarter-Wavelength Guy Wire
专业译名:λ/4 Transmission Line(λ为波长符号)
技术特性:
根据经典电磁学公式,特性阻抗$Z_0$与负载阻抗$Z_L$的关系为: $$ Z0 = sqrt{Z{in} cdot ZL} $$ 当导线长度严格满足$l=lambda/4$时,可实现输入端阻抗$Z{in}$与负载阻抗$Z_L$的完美匹配,该原理在微波工程与射频天线设计中具有普适性。
典型应用:
该定义参考国际电气电子工程师协会(IEEE)标准文件《IEEE Std 145-2013》关于天线术语的规范,同时符合中国国家标准GB/T 9410-2020《电磁兼容性术语》的技术描述。
四分之一波长传输线(Quarter-wave Transmission Line)是微波和射频工程中的关键概念,其核心特性基于波长的四分之一长度(λ/4)在阻抗变换和谐振中的作用。以下是详细解释:
波长与频率关系
波长(λ)由信号频率(f)和介质中的波速(v)决定,公式为:
$$lambda = frac{v}{f}$$
在真空中,波速等于光速(c≈3×10⁸ m/s),但在介质中波速会降低,需考虑介质的相对介电常数(ε_r)。
四分之一波长的特殊性质
当传输线长度为λ/4时,具有阻抗变换特性。例如,若传输线终端短路(阻抗Z_L=0),输入端会呈现开路(Z_in→∞);反之,终端开路则输入端短路。
阻抗匹配
滤波与谐振
在微波电路中,λ/4传输线常用于设计带阻滤波器或谐振器,特别是在高频(如30GHz)场景下,其尺寸与波长相当,适合集成化设计。
介质影响
实际应用中需计算介质中的波长而非真空波长,例如微带线的波长需根据基板介电常数调整。
天线效应风险
导线或走线长度接近λ/4时可能意外形成天线,导致电磁干扰(EMI)。因此EMC规范通常要求导线长度远小于λ/20(尤其在敏感频段)。
如需进一步了解公式推导或工程案例,可参考射频教材或专业文献。
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