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1、第18章 均匀传输线,一 、传输线介绍芯片与芯片之间1 传输线主要用于 电路与电路之间 的能量和信息的传递。系统与系统之间常见的有：同轴线、带状线,2 传输线电气性能应用于：高速集成电路的分析与设计电力系统的瞬态分析电磁脉冲研究 传输线在高速电路中具有分布参数性质 传输线、分布参数概念是电路理论与现代技术的结合点, 1.传输线与分布参数电路,二、分布参数和分布参数电路介绍 实际电路中参数都具有分布性。有些必须考虑参数分布性的电路，称为分布参数电路。 什么时候作为分布参数电路处理？ 频率越高，波长越短 当电路尺寸（与波长相比）比较小时，电路的几何尺寸可以忽略不计，电磁波即刻达到各处，电路为集总参
2、数电路，电压电流是时间的函数，满足电压的单值性和电流的连续性。 当电路尺寸与波长可以相比较时，在同一数量级时，电路的几何尺寸不能忽略不计，电磁波不能即刻达到各处，需要有一段时间的延时才能达到电路某处，电路为分布参数电路，电压电流不仅是时间的函数，而且是空间的函数，不满足电压的单值性和电流的连续性。 一般认为 d0.01时应考虑作为分布参数处理。,分布参数电路举例： 1 无线电通信技术领域，电波的发射机与天线，接收机与天线连接所用电缆 2 计算机与自动控制系统中使用的电缆有时也要作为分布参数处理 3 长达几百公里的输电线路（架空线） 4 高速集成电路的分析与设计传输线效应：当波长和电路尺寸处于同
3、一数量级时， 信号的传输具有电磁波的性质，经过传输将会受到一定程度的退化和变质，如出现延时、畸变、回波、串音、散射等消极现象，这些现象称为传输线效应。 传输线效应是制约高速集成电路发展的重要因素。 (集成电路的特征尺寸为0.250.01m),f =50 Hz,延时时间,u1 u2,1500m的输电线处理为集总参数电路,1500km的输电线处理为分布参数电路,延时时间, 2. 均匀传输线及其方 程,沿线电压减少率等于单位长度上 电阻和电感上的电压降。,沿线电流减少率等于单位长度上 漏电流和电容电流的和。, 3 均匀传 输线的正弦稳态解,一. 相量方程,有效值和初相位是位移 x 的函数,为均匀传输
4、线的传播系数,二. 均匀传输线的正弦稳态解,特征方程为：,解答形式为：,Zc为特性阻抗 ( 波阻抗 ),解答形式为：,(1)已知始端(x = 0 )电压 、电流,将 x = 0 代入,(2) 已知终端(x = l )电压 、电流,将 x = l 代入方程,传输线上距始端距离 x 处电压、电流为,解,x= 900km时, 4 均匀传输线上的行波,正弦稳态解为：,均匀传输线上的电压，电流可看成由两个分量组成,第一项,瞬时值表达式为：,第二项,电压,电流,(1) 固定一个位移x1， x1 为至始端的距离,考察第一项 u+,(2) 固定一个时间 t1 ，电压沿线分布为衰减的正弦波。,u, i 即是时间
5、 t 的函数又是位移 x 的函数 表示一个行波,两个问题： 往那移？ 速度？,当 t = t1+t 时，A点在 x= x1+x 处,设 =0,第二项,均匀传输线上电压可以看成电压正向行波与电压反向行波的和,均匀传输线上电流等于电流正向行波与电流反向行波之差,同理,相量表示,5 传播系数和特性阻抗,副参数,波每行进一单位长度幅值是原有幅值的 e 分之一，称 为衰减系数相位落后 弧度，称 为相位系数,相位速度,特性阻抗（波阻抗）ZC,6. 均匀传输线上波的反射系数,入射波：电源端向负载端传播的波 正向行波 反射波 ：负载端向电源端传播的波 反向行波,一. 反射系数 n,定义：任一点 x 处反射波相量和入射波相量之比,二 . 几种特殊情况,线上任一点的阻抗,电压、电流有效值沿线分布,始端,传输效率,功率,(2) 终端开路 Z2 = ,n = 1 全反射,(3) 终端短路 Z2=0,n = -1 全反射(变号),
