传输线理论
传输线
传输线就是一种能够在纵向传播电磁场信号的联接。当器件物理尺寸或者电气连接的尺寸同信号的波长可以比拟时,就需要传输线理论来分析。
例如,一个台灯的电源线长 2 米,其电源的工作频率是 50Hz,波长就是 6000 公里。
λ=C/f=3.0*10^8/50=6000 0000米
这样,这个电源线的长度相对于波长来讲是非常短的,我们可以把它看成短路,可以忽略它。
而对于一个便携式产品如手提电脑、PDA 等 PCB 板设计,假如工作频率在 100MHz,就必须考虑传输线效应。
λ=C/f=3.0*10^8/100000000=3米
产品电源线2米对于3米的工作频率波长来说就不得不考虑。
传输线的特征阻抗:
传输线的特征阻抗是指信号沿传输线传播的过程中,传输线上看到的瞬间阻抗值,这里要注意是是瞬时,也就是瞬态情况下的阻抗:

传输线的特征阻抗
这个阻抗是传输线本身的物理结构决定的,一般会设计成 50 欧姆,这是在微波的发展过程中逐渐形成的。射频电缆特性阻抗在 70 多欧姆左右时,传输损耗最小;在 30 多欧姆时,
承受功率最大。两者综合,选择 50 欧姆,同时照顾到两种性能,所以就选择了 50 欧姆作为一个标准。如果外接设备或线缆的阻抗同传输线的特征阻抗不一致,就会产生反射。
传输线的反射系数Γ和信号反射:
当传输线的传播的信号到达某个阻抗不连续的节点时,信号会发生反射,就像水流通过不同口径的管道接口时,水面产生波动一样。根据反射电压Vref和入射电压Vinc的比值,可以定义传输线上的反射系数Γ。

传输线反射系数Γ计算公式
当负载阻抗大于输入阻抗,反射系数Γ >0, 反射信号与入射信号同向叠加;当负载阻抗小于输入阻抗,反射系数Γ<0, 反射信号与入射信号反向相减。传输线的阻抗的不连续不仅发生在终端,当反射信号传播到源端后,同样也会由于阻抗不连续产生二次反射,最终,信号归于稳定。下图显示了在信号跳变的瞬间,源端Vin和负载端VL的电压变化。

传输线存在反射时的源端和负载端的电压变化
- 创建日期: 2025-03-07 16:05:49 ;
- 最后修改日期: 2025-03-07 17:30:32 ;