2021年阻抗匹配示例讲义.ppt

IEEE频谱分段
射频频率范围：通常是指从VHF到S波段
IEEE频谱
频段
频率
ELF（极低频）
30-300Hz
VF（音频）
300-3000Hz
VLF（甚低频）
3-30KHz
LF（低频）
30-300KHz
MF（中频）
300-3000KHz
HF（高频）
3-30MHz
VHF（甚高频）
30-300MHz
UHF（特高频）
300-3000MHz
SHF（超高频）
3G-30GHz
EHF（极高频）
30G-300GHz
亚毫米波
300G-3000GHz
S波段
2-4GHz
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阻抗匹配示例
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阻抗失配的示例
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阻抗匹配示例
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传输线及传输线理论
当信号的波长可于分立电路元件的几何尺寸相比拟时，电压和电流不再保持空间
不变，必须把它们看做传输的波。信号采用传输线理论进行分析。
常用的传输线：双线传输线，同轴线，微带线。
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阻抗匹配示例
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特征阻抗
电磁场理论：特征阻抗
在自由空间，向正z方向传播的平面电磁波可写成典型的正弦波的形式：
电场分量和磁场分量的比值即为特征阻抗：
：磁导率
：介电常数
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阻抗匹配示例
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特征阻抗
零阶模型：传输线瞬时阻抗
阻抗 = 电压/电流
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阻抗匹配示例
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特征阻抗
在这个模型中，每个小电容的大小就是传输线单位长度的电容量与步长的乘积；
电流为每步时间间隔从脚底流出注入到每个电容上的电量：电容乘以其两端的电压；
每步之间的时间间隔，等于单位步长除以信号的速度。电流的求解公式如下：
其中： 表示信号电流； 表示每步的电量； 表示每步的电容； 表示从一个电容跨到另一个电容的时间； 为单位长度的电容量； 表示步长； 表示信号的速度； 表示信号的电压。
传输线的瞬时阻抗为：
其中： 表示材料的介电常数
PCB常用微带线的瞬时阻抗：
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阻抗匹配示例
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特征阻抗
一阶模型：特征阻抗
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阻抗匹配示例
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特征阻抗
使用基尔霍夫电压定律得出：
使用基尔霍夫电压定律得出：
按照电路特性，求解微分方程，得出特征阻抗
PCB板调整微带线的特征阻抗（调整介质厚度和线宽）。
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阻抗匹配示例
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特性阻抗
对于均匀传输线，当信号在上面传播时，在任何一处受到的瞬态阻抗都是相同的。瞬态阻抗即为传输线的特性阻抗，标为：
著名的特性阻抗：
RG174
50欧
RG58
52欧
RG59
75欧
RG62
93欧
电视天线
300欧
有线电视电缆
75欧
双绞线
100 – 130欧
自由空间
377欧
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阻抗匹配示例
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阻抗/瞬时阻抗/特征阻抗
不同观测时刻和不同连接线长度的瞬时阻抗
下图为同轴电缆（无损耗），通过欧姆表测量轴心导体和外导体的阻抗。
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阻抗匹配示例
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