精选第二章传输线理论资料课件.ppt
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- 精选 第二 传输线 理论 资料 课件
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1、第二章 传输线理论集总参数元件的射频特性金属导线 直流或者低频时电特性就是一根连接线导线 射频频段不仅电阻发生变化,而且寄生电感、分布电容也表现出来了射频情况下金属导线的电阻直流电阻2alRdc电流密度20aIJz在射频情况下,由于“趋肤效应”,电流趋向于在导线外表面附加流动趋肤深度21)(fu交流状态下轴向的电流密度)()(210paJprJapIJz半径为1mm 的铜导线在不同频率下0zzJJ相对于半径的曲线在射频情况下,趋肤效应比较严重,电流仅在表面流动,而不能深入导体中心 直径为d和长度为l(um)的导线在自由空间的电感L(nH)的计算公式)(1)(1ln(1022222224CLld
2、lddldl射频情况下金属导线的寄生电感和分布电容射频情况下金属导线的寄生电感和分布电容dC4tanh25. 001f电阻 电阻是最常用的基础元件之一,基本功能是产生电压将,将电能转化为热能。 射频情况下不在是纯电阻,是“阻”与“抗兼有”。IRU 电阻电阻R为电阻Ca为电阻引脚板间的等效电容L为引线电感Cb引线间的电容低频情况下,平板结构电容器电容定义dAdACr0射频情况下等效电路C为电容 Re介质损耗电阻 L为引线寄生电感 Rg为引线导体损耗在高频段实际电容与偏离理想电容偏差较大 电感器常采用线圈结构,高频时也称为高频扼流圈电感线圈中分布电容和串联电阻示意图电感在高频时的等效电路L为电感R
3、s为等效串联电阻Cs为等效分布电容 线圈电感阻抗的绝对值与频率的关系线圈电感的高频特性已经完全不同于理想电感传输线基本理论 传输线上一个长度增量上的电压、电流定义和等效电路0),(),(),(),(tzzvttzizLtzziRtzv0),(),(),(),(tzzittzzvzCtzzzvGtzi由基尔霍夫电压定律可得由基尔霍夫电流定律可得(2-1)(2-2)对两式两边除以z,并取z0时的极限可得ttziLtzRiztzv),(),(),(ttzvCtzGvztzi),(),(),(对于简谐稳态条件,具有余旋型的向量形式)()()(zILjRdzzdV)()()(zVCjGdzzdI(2-3
4、)(2-4)(2-5)(2-6) 联立方程组,可以得到关于V(z)、I(z)的波方程0)()(0)()(222222zIdzzIdzVdzzVd)(CjGLjRjr其中zzzzeIeIzIeVeVzV0000)()(解波动方程得(2-7)(2-8)(2-9)(2-10)对(2-9)求导联立(2-5)可得)(00zzeVeVLjRzI定义特征阻抗Z0CjGLjRLjRZ000000IVZIVzzeZVeZVzI0000)(电流则可表示为(2-11)(2-12)对于无耗传输线0GR0jjLC0LZC无耗传输线上的电压和电流一般解可表示为zjzjzjzjeZVeZVzIeVeVzV000000)()
5、(波长 相速22LC1pvLC(2-13)(2-14)端接负载的无耗传输线传输线上总电压zjzjeVeVzV00)(传输线上总电流zjzjeZVeZVzI0000)(2-15)(2-16)Z0处00000)0()0(ZVVVVIVZL可得0000VZZZZVLL定义电压反射系数0000LLVZZVZZ (2-17)则传输线上总电压、总电流可表示为000( )()( )()j zj zj zj zV zVeeVI zeeZ(2-18)传输线上功率流 传输线上功率流)()(Re21zIzVPav代入传输线总电压总电流表达式(2-18)2220201Re21zjzjaveeZVP20lgRLdB 2
6、22220000001111222avVVVPZZZ (2-19)入射功率反射功率回波损耗(2-20)驻波比由传输线上总电压表达式(2-18)可得ljzjeVeVzV202011)()2(01)(ljeVzV110min0maxVVVVmaxmin11VSWRV 可得最大、最小电压幅值定义电压驻波比(2-21)传输线上任意点得反射系数传输线上任意点Zl处的反射系数ljljeVeVlVlVl00)()()(取lZ2()(0)j lle 其中)0(为z0处的反射系数(2-22)传输线阻抗方程lz000)()()()(ZeeVeeVlIlVZljljljljin02211ZeeZljljin在处,朝
7、负载端看去的输入阻抗代入电压反射系数表达式(2-17)000tantanLinLZjZlZZZjZl(2-23)0taninZjZl(2-24)在传输线终端端接电感的情况呢?cotinZjl (2-25)在传输线终端端接电容的情况呢?由传输线阻抗方程(2-23)可知道2nl LinZZ24nl20inLZZZ当当(周期性)(四分之一波长变换器)如ZL75欧,要求Zin50欧,则Z0?Smith圆图Smith圆图基本上是一个电压反射系数 的极坐标图jeSmith圆图的真正用途在于利用图中的阻抗(或导纳)圆进行反射系数和归一化阻抗(或导纳)之间的相互转换 特征阻抗为Z0的传输线端接的负载阻抗ZL进
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