高频西电教学课件：传输线.pptVIP

在共轭匹配的情况下， 和 都可能不为零，也即在传输线上有反射波，但是传送到负载的功率有可能要大于传输线上无起伏（无反射）时的传输功率。 原因：失配线上多次反射的功率可能同相叠加的结果 当源阻抗为实数（固定）时，带负载的传输线与源阻抗匹配的时候，传送到负载上的功率最大。 电源的角度，可以把电信号的传播看成是一个信号线被充电的过程 所以，传输线的定义就是两个具有一定长度的导体就构成传输线。 其中一个导体成为信号传输的通道，另一个导体则构成信号的返回通路（一般为地） 0.006inch/ps 返回 如果信号沿互连线传播时所受到的瞬态阻抗发生变化，则一部分信号将被反射，另一部分发生失真并继续传播，这正是单一网络中多数信号完整性问题产生的主要原因。 反射的影响 反射对信号的影响就是破坏信号完整性，有下面几方面： 1． 信号振荡；使信号在不匹配的阻抗之间来回反射，形成信号震荡，直到反射波衰减完毕。 2． 信号过冲和信号下冲。由于反射信号可能为正、负，所以信号叠加后就会形成过冲和下冲； 3． 由于信号振荡和阶梯效应可能引起误触发，导致数据错误（--终端匹配技术） 返回 以PCB上传播为例 反射可能发生在线末端，或者是互连线拓扑结构发生改变的地方，如拐角、过孔、T型结构、接插件等处。因此设计互连线的目的就是尽可能保持信号受到的阻抗恒定。 为了减少和消除反射，在高速电路板设计中的要注意四点： 使用可控阻抗互连线； 传输线两端至少有一端需要匹配； 采用使多分支产生的影响最小化的布线拓扑结构； 使几何结构的不连续（突变）最小化。 为什么大多数工程师喜欢用50欧姆作为PCB的传输线阻抗 ，而不是60或者是70欧姆呢？ 3个主要的因素会影响PCB走线的 阻抗 a.是PCB走线近区场的EMI（电磁干扰）和这个走线距参考平面的高度是成一定的比例关系的，高度越低意味着辐射越小。 b.串扰会随走线高度有显著的变化，把高度减少一半，串 扰会减少到近四分之一 c.最后，高度越低阻抗越小，不易受电容性负载影响。 (50欧姆，它的线宽更加宽，更易于制造；大多数芯片驱动不了阻抗小于50欧姆的传输线。) 在RF领域，和PCB中考虑的问题不一样，但是RF工业中同轴电缆也有类似的阻抗范围。对于直径固定的外部屏蔽层和介电常数固定为2.2的时候，50欧姆阻抗趋肤效应损耗最小。 返回 * 传输线上反射波的大小，可用反射系数的模、驻波比和行波系数三个参量来描述。 * 传输线的工作状态是指沿线电压、电流以及阻抗的分布规律。 * * 阻抗圆图具有如下几个特点 * 使用圆图应注意以下特点： * 在微波传输系统，阻抗匹配极其重要，它关系到系统的传输效率、功率容量与工作稳定性，关系到微波测量的系统误差和测量精度，以及微波元器件的质量等一系列问题。 传输线理论 一. 微波传输线 二.无耗传输线方程 三.无耗传输线的特性参量 四.均匀无耗传输线工作状态分析 五.阻抗圆图，阻抗匹配及其应用 主要内容 一.微波传输线 为什么要发明传输线而不用电线？ 在低频中，电流几乎均匀地分布在导线内，电流和电荷可等效地集中在轴线上。我们只须用I，V和 Ohm定律解决。不论导线怎样弯曲，能流都在导体内部和表面附近。 J E S E H 1 t E= 2 s J , r ＋ － V 长线：是指传输线的几何长度和线上传输电磁波的波长的比值（即电长度）大于或接近于1。反之称为短线。 长线效应 集中参数：低频时，RLC以器件的形式出现，而连接这些器件的导线都是被认为是理想的导线，可以无限延伸，而且不计损耗。 分布参数：高频时，导线本身的损耗、电容、电抗特性表现出来导致线上的电压、电流随时间和位置不停变化。 传输线的长度直接影响着信号的特性。这些影响分布在传输线的每一点，称为分布参数。 直线电流均匀分布 微波集肤效应 频率提高后，导线中所流过的高频电流会产生趋肤效应，使导线的有效面积减小，高频电阻加大，而且沿线各处都存在损耗，这就是分布电阻效应； 高频电流的导线周围存在高频磁场，这就是分布电感效应； 又由于两线间有电压，故两线间存在高频电场，这就是分布电容效应； 由于两线间的介质并非理想介质而存在漏电流，这相当于双线间并联一个电导，这就是分布电导效应。 市电线 微波传输线 频率 低频 高频 理论 Ohm 定律 Ohm 定律 电磁理论 电流传输 内部和表面附近 导体表面附近 电尺寸 比电波长小的多 常为一个波长的几分之一或几个波长 传输路径 导体内部 空间传播 表1 电线和微波传输线的比较 2.1 传输线方程（均