第二傳輸線理論

第二傳輸線理論演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有70頁\編輯于星期二（優(yōu)選）第二傳輸線理論現(xiàn)在是2頁\一共有70頁\編輯于星期二金屬導(dǎo)線

直流或者低頻時(shí)電特性就是一根連接線導(dǎo)線射頻頻段不僅電阻發(fā)生變化，而且寄生電感、分布電容也表現(xiàn)出來了現(xiàn)在是3頁\一共有70頁\編輯于星期二射頻情況下金屬導(dǎo)線的電阻直流電阻電流密度在射頻情況下，由于“趨膚效應(yīng)”，電流趨向于在導(dǎo)線外表面附加流動(dòng)現(xiàn)在是4頁\一共有70頁\編輯于星期二趨膚深度交流狀態(tài)下軸向的電流密度現(xiàn)在是5頁\一共有70頁\編輯于星期二半徑為1mm的銅導(dǎo)線在不同頻率下相對(duì)于半徑的曲線在射頻情況下，趨膚效應(yīng)比較嚴(yán)重，電流僅在表面流動(dòng)，而不能深入導(dǎo)體中心現(xiàn)在是6頁\一共有70頁\編輯于星期二金屬導(dǎo)線的在射頻情況下寄生電感直徑為d和長度為l（um）的導(dǎo)線在自由空間的電感L（nH）的計(jì)算公式射頻情況下金屬導(dǎo)線的寄生電感和分布電容現(xiàn)在是7頁\一共有70頁\編輯于星期二電阻電阻是最常用的基礎(chǔ)元件之一，基本功能是產(chǎn)生電壓將，將電能轉(zhuǎn)化為熱能。射頻情況下不在是純電阻，是“阻”與“抗兼有”。電阻現(xiàn)在是8頁\一共有70頁\編輯于星期二電阻的射頻等效電路R為電阻Ca為電阻引腳板間的等效電容L為引線電感Cb引線間的電容現(xiàn)在是9頁\一共有70頁\編輯于星期二射頻情況下一引線電阻的總阻抗對(duì)頻率的變化曲線現(xiàn)在是10頁\一共有70頁\編輯于星期二電容低頻情況下，平板結(jié)構(gòu)電容器電容定義射頻情況下等效電路C為電容Re介質(zhì)損耗電阻L為引線寄生電感Rg為引線導(dǎo)體損耗現(xiàn)在是11頁\一共有70頁\編輯于星期二一帶引線的極板間填充AL2O3介質(zhì)電容器的等效電路頻率響應(yīng)在高頻段實(shí)際電容與偏離理想電容偏差較大現(xiàn)在是12頁\一共有70頁\編輯于星期二

電感電感器常采用線圈結(jié)構(gòu)，高頻時(shí)也稱為高頻扼流圈電感線圈中分布電容和串聯(lián)電阻示意圖現(xiàn)在是13頁\一共有70頁\編輯于星期二電感在高頻時(shí)的等效電路L為電感Rs為等效串聯(lián)電阻Cs為等效分布電容現(xiàn)在是14頁\一共有70頁\編輯于星期二線圈電感阻抗的絕對(duì)值與頻率的關(guān)系線圈電感的高頻特性已經(jīng)完全不同于理想電感現(xiàn)在是15頁\一共有70頁\編輯于星期二傳輸線基本理論傳輸線上一個(gè)長度增量上的電壓、電流定義和等效電路現(xiàn)在是16頁\一共有70頁\編輯于星期二由基爾霍夫電壓定律可得由基爾霍夫電流定律可得(2-1)(2-2)現(xiàn)在是17頁\一共有70頁\編輯于星期二對(duì)兩式兩邊除以△z，并取△z→0時(shí)的極限可得對(duì)于簡諧穩(wěn)態(tài)條件，具有余旋型的向量形式(2-3)(2-4)(2-5)(2-6)現(xiàn)在是18頁\一共有70頁\編輯于星期二聯(lián)立方程組，可以得到關(guān)于V(z)、I(z)的波方程其中解波動(dòng)方程得(2-7)(2-8)(2-9)(2-10)現(xiàn)在是19頁\一共有70頁\編輯于星期二對(duì)(2-9)求導(dǎo)聯(lián)立(2-5)可得定義特征阻抗Z0電流則可表示為(2-11)(2-12)現(xiàn)在是20頁\一共有70頁\編輯于星期二對(duì)于無耗傳輸線無耗傳輸線上的電壓和電流一般解可表示為波長相速(2-13)(2-14)現(xiàn)在是21頁\一共有70頁\編輯于星期二端接負(fù)載的無耗傳輸線傳輸線上總電壓傳輸線上總電流(2-15)(2-16)現(xiàn)在是22頁\一共有70頁\編輯于星期二Z＝0處可得定義電壓反射系數(shù)(2-17)則傳輸線上總電壓、總電流可表示為(2-18)現(xiàn)在是23頁\一共有70頁\編輯于星期二傳輸線上功率流傳輸線上功率流代入傳輸線總電壓總電流表達(dá)式(2-18)(2-19)入射功率反射功率回波損耗(2-20)現(xiàn)在是24頁\一共有70頁\編輯于星期二駐波比由傳輸線上總電壓表達(dá)式(2-18)可得可得最大、最小電壓幅值定義電壓駐波比(2-21)現(xiàn)在是25頁\一共有70頁\編輯于星期二傳輸線上任意點(diǎn)得反射系數(shù)傳輸線上任意點(diǎn)Z＝l處的反射系數(shù)取其中為z＝0處的反射系數(shù)(2-22)現(xiàn)在是26頁\一共有70頁\編輯于星期二傳輸線阻抗方程在處，朝負(fù)載端看去的輸入阻抗代入電壓反射系數(shù)表達(dá)式(2-17)(2-23)現(xiàn)在是27頁\一共有70頁\編輯于星期二終端短路的傳輸線輸入阻抗(2-24)在傳輸線終端端接電感的情況呢？現(xiàn)在是28頁\一共有70頁\編輯于星期二終端開路的傳輸線輸入阻抗(2-25)在傳輸線終端端接電容的情況呢？現(xiàn)在是29頁\一共有70頁\編輯于星期二由傳輸線阻抗方程(2-23)可知道當(dāng)當(dāng)（周期性）(四分之一波長變換器)如ZL＝75歐，要求Zin＝50歐，則Z0＝？現(xiàn)在是30頁\一共有70頁\編輯于星期二Smith圓圖現(xiàn)在是31頁\一共有70頁\編輯于星期二Smith圓圖基本上是一個(gè)電壓反射系數(shù)的極坐標(biāo)圖現(xiàn)在是32頁\一共有70頁\編輯于星期二Smith圓圖的真正用途在于利用圖中的阻抗（或?qū)Ъ{）圓進(jìn)行反射系數(shù)和歸一化阻抗（或?qū)Ъ{）之間的相互轉(zhuǎn)換現(xiàn)在是33頁\一共有70頁\編輯于星期二特征阻抗為Z0的傳輸線端接的負(fù)載阻抗ZL進(jìn)行歸一化可得令(2-26)現(xiàn)在是34頁\一共有70頁\編輯于星期二則實(shí)部、虛部分別為重新整理上式可得兩個(gè)圓方程(2-27)(2-28)現(xiàn)在是35頁\一共有70頁\編輯于星期二直接坐標(biāo)中的等電阻線通過方程(2-27)映射道圓圖中的等電阻線現(xiàn)在是36頁\一共有70頁\編輯于星期二直接坐標(biāo)中的等電抗線通過方程(2-28)映射道圓圖中的等電抗線現(xiàn)在是37頁\一共有70頁\編輯于星期二直角坐標(biāo)中的歸一化阻抗在圓圖中的表示方法現(xiàn)在是38頁\一共有70頁\編輯于星期二圓方程(2-26)、(2-27)代表和平面上得兩族圓現(xiàn)在是39頁\一共有70頁\編輯于星期二

Smith圓圖求解傳輸線阻抗方程與歸一化負(fù)載阻抗(2-26)形式相同，因此可以把繞圓圖中心順時(shí)針旋轉(zhuǎn)即可求得長度為并端接的傳輸線歸一化輸入阻抗歸一化傳輸線阻抗方程表達(dá)式現(xiàn)在是40頁\一共有70頁\編輯于星期二Smith圓圖求解傳輸線方程現(xiàn)在是41頁\一共有70頁\編輯于星期二例如一個(gè)40＋j70歐的負(fù)載阻抗接在一個(gè)100歐的傳輸線上，求長度為0.3,求負(fù)載處的反射系數(shù)，線輸入端的反射系數(shù)，輸入阻抗現(xiàn)在是42頁\一共有70頁\編輯于星期二從圖中可得負(fù)載處得反射系數(shù)角度104°現(xiàn)在是43頁\一共有70頁\編輯于星期二從圖中可得線的輸入端阻抗為36.6-j61.2歐，反射系數(shù)為相位為360°－112°＝248°現(xiàn)在是44頁\一共有70頁\編輯于星期二利用Smith圓圖進(jìn)行阻抗導(dǎo)納變換現(xiàn)在是45頁\一共有70頁\編輯于星期二

Smith阻抗和導(dǎo)納圓圖把標(biāo)準(zhǔn)的Smith圓圖旋轉(zhuǎn)180°后與標(biāo)準(zhǔn)的Smith圓圖相疊加，就成為阻抗導(dǎo)納圓圖現(xiàn)在是46頁\一共有70頁\編輯于星期二阻抗導(dǎo)納圓圖中同時(shí)可以讀出阻抗和導(dǎo)納阻抗圓圖主要用于解決串聯(lián)形式的阻抗變換導(dǎo)納圓圖主要用于解決并聯(lián)形式的阻抗變換阻抗導(dǎo)納圓圖用于解決串聯(lián)、并聯(lián)兼有的阻抗變換現(xiàn)在是47頁\一共有70頁\編輯于星期二例如100＋j50歐的負(fù)載連接在一條長為0.15的50歐的傳輸線上，用阻抗導(dǎo)納圓圖求解負(fù)載導(dǎo)納和輸入導(dǎo)納現(xiàn)在是48頁\一共有70頁\編輯于星期二從阻抗導(dǎo)納圓可知負(fù)載導(dǎo)納為0.0080-j0.0040S現(xiàn)在是49頁\一共有70頁\編輯于星期二輸入導(dǎo)納為0.0123+j0.0131S現(xiàn)在是50頁\一共有70頁\編輯于星期二微帶線的理論和設(shè)計(jì)各種傳輸線現(xiàn)在是51頁\一共有70頁\編輯于星期二

微帶線幾何結(jié)構(gòu)及電力線和磁力線現(xiàn)在是52頁\一共有70頁\編輯于星期二微帶線參數(shù)：

1基板參數(shù)：介電常數(shù)，損耗角正切，基片高度,導(dǎo)線厚度

2電特性參數(shù)：特征阻抗，工作頻率，工作波長，電長度

3微帶線參數(shù)：寬度，長度，單位長度衰減量現(xiàn)在是53頁\一共有70頁\編輯于星期二微帶線的分析公式現(xiàn)在是54頁\一共有70頁\編輯于星期二微帶線綜合公式現(xiàn)在是55頁\一共有70頁\編輯于星期二工程中常用微帶電路設(shè)計(jì)軟件來設(shè)計(jì)微帶線常用微帶線設(shè)計(jì)軟件有ADS，MicrowaveOffice，APPCAD，ANSOFTDesigner等現(xiàn)在是56頁\一共有70頁\編輯于星期二運(yùn)用APPCAD設(shè)計(jì)微帶線現(xiàn)在是57頁\一共有70頁\編輯于星期二幾種情況下微帶線特征阻抗的變化規(guī)律微帶線寬度(mm)微帶線特征阻抗(歐)0.11230.3820.5630.76501411.530相同的基片材料，不同的微帶線寬度基片厚度0.254mm,介電常數(shù)2.2,銅箔厚度0.035mm現(xiàn)在是58頁\一共有70頁\編輯于星期二介電常數(shù)微帶線寬度(mm)2.20.762.50.682.750.653.50.546.150.35100.22相同的基片厚度和特征阻抗，不同的基片介電常數(shù)基片厚度0.254mm,特征阻抗50歐,銅箔厚度0.035mm現(xiàn)在是59頁\一共有70頁\編輯于星期二基片厚度(mm)特征阻抗(歐)0.254500.465.60.6820.89411041.2112相同的基片材料介電常數(shù)和微帶線寬度，不同的基片厚度相對(duì)介電常數(shù)2.2,微帶線寬度0.76mm,銅箔厚度0.035mm現(xiàn)在是60頁\一共有70頁\編輯于星期二分布電路實(shí)現(xiàn)集總電路元件的功能

從Smith圓圖可以看出，上邊平面為感性平面，下半平面為容性平面，所以用分布電路可以實(shí)現(xiàn)集總參數(shù)元件的功能現(xiàn)在是61頁\一共有70頁\編輯于星期二開路線變換3GHzZ0＝50歐現(xiàn)在是62頁\一共有70頁\編輯于星期二短路線變換3GHzZ0＝50歐現(xiàn)在是63頁\一共有70頁\編輯于星期二并聯(lián)電感與微帶線之間的等效現(xiàn)在是64頁\一共有70頁\編輯于星期二并聯(lián)電容與微帶線之間的等效現(xiàn)在是65頁\一共有70頁\編輯于星期二微波基片常用介質(zhì)材料材料損耗角正切（x10-4）相對(duì)介電常數(shù)氧化鋁(99.55％)210藍(lán)寶石110玻璃205熔石英14氧化鈹17金紅石4100鐵氧體214聚四氟乙烯152.5現(xiàn)在是66頁\一共有70頁\編輯于星期二國內(nèi)外主要生產(chǎn)微波基材的生產(chǎn)廠家廠家產(chǎn)品江蘇泰興幾家企業(yè)不同厚度的聚四氟乙烯