Transmission Line Transformers

阻抗匹配是製作天線時一定會碰到的問題，而平衡不平衡饋入的問題有時也常令人困擾 不已，以下介紹幾種同軸電纜的特殊應用，對解決以上兩個問題有相當大的幫助。

以下所標註的符號，Z 代表阻抗，Z ₀ 代表傳輸線的阻抗。傳輸線長度都 是以電波在傳輸線中實際的電子長度，也就是說必須考慮傳輸線的速度因子（ Velocity Factor, V_f，又稱波長縮短率）。 例如標註為 λ/2，那麼實際的長度就是
{ V_f * [ 300m / freq (MHz) ] } / 2
至於 V_f，同軸電纜大約為 0.66 ~ 0.85，300Ω平行傳輸線大約為 0.80 ~ 0.82。為了保險起見，最好查表確認你所使用傳輸線的 V_f 為多少。

Q Section

利用λ /4 的傳輸線來做阻抗匹配（同軸電纜或平行傳輸線均可），假設 Q Section 的一端接著阻抗為 Z _L 的天線系統，則另一端的阻抗 Z _I 與 Z _L 的關係為

Q Section 經常被用於天線堆疊時的阻抗匹配。

1:1 Coax Balun

1:1 Balun 通常用在低阻抗天線系統的匹配，例如 Yagi Antenna 利用 Hair Pin 匹配 方式將阻抗由低於 50Ω提昇至 50Ω以後，必須使用 1:1 Balun 轉為不平衡饋入以 後由同軸電纜接到無線電機，又例如 Quagi 或 Hentenna 本身為 50Ω平衡饋入，所 以需使用 1:1 Balun 轉為不平衡饋入以後由同軸電纜接到無線電機。有些天線系統對 平衡或不平衡的敏感度並不是很高，所以可以忽略平衡不平衡的轉換，或者是直接將同 軸電纜繞幾圈也有相同的效果（下圖 ( C ) ）。

下圖 ( A ) 是效果比較好的 1:1 Balun，可利用一段 λ/4 的金屬屏蔽包住同軸電纜， 然後在底端將同軸電纜環狀剝開，使同軸電纜的外部導體與另外包上去的金屬屏蔽焊接 在一起。 如果你所使用的同軸電纜比較粗以至於不方便找到合適的金屬網包在 同軸電纜的外面，那麼你可以利用 ( B ) 的方式來製作 1:1 Balun，要注意的是另外 焊接上去的這段導體最好是和同軸電纜的外部導體有相同的直徑，所以最方便的做法就 是剪一段相同的同軸電纜，然後利用其外部導體來製作。

使用 ( A ) 或 ( B ) 的 Balun 有個額外的好處就是可以使天線的頻寬變得比較寬一 些。因為當使用頻率略低於諧振頻率時，就好像天線的輻射單元稍微短了一些，這時候 天線略呈電容性，但在這種狀況下，Coax Bauln 卻呈電感性，若頻率略高於諧振頻率 ，整個狀況也反過來。不管頻率變高或變低，多出來的電感電容會互相抵銷掉一些（不 是完全抵銷），因此在變換頻率時，加上 Coax Balun 的天線系統其阻抗的變化會比不 加 Coax Balun 的天線來得小一些。換言之，阻抗變化的趨勢變緩，所以駐波比變化的 程度變緩，頻寬就會變大。

4:1 Coax Balun

利用一段 λ/2 的同軸電纜來製作 4:1 Balun，如果你用的是 50Ω 同軸電纜，那麼 就是 200Ω轉成 50Ω；如果用的是 75Ω的同軸電纜，那麼就是 300Ω轉成 75Ω。 這一段λ/2 的同軸電纜如果太長的話可以把它繞起來，不一定要像下圖一樣形成 U 形。 在 HF 頻段，這一段λ/2 的同軸電纜通常有相當的重量，所以很少人使用這種 Balun。

做成平行傳輸線

一般的平行傳輸線在架設時最不方便的一點就是不能靠牆壁或金屬導體太近，傳輸線 在穿過窗戶、引入屋內時的處理比較麻煩。利用同軸電纜所做成平行傳輸線最大的好 處就是這種傳輸線的處理和同軸電纜相同：可以靠著牆壁、鋪在地上、捲曲轉彎或埋 在牆壁或土裏；此外，這種傳輸線由於有屏蔽，所以可以防止雜訊滲入傳輸線。但是 這種傳輸線所費不貲且衰減量比一般使用空氣做介質的平行傳輸 線來得大，這也是要特別注意的一點。請參考下圖 ( A )、( B )。

下圖 ( C ) 是利用同軸電纜來製作低阻抗的不平衡饋線，但使用率不高。

来源：BV3FG / Robert Suen，https://www.qsl.net/bv3fg