传输线模型与分析-完整版
- 格式:pdf
- 大小:3.77 MB
- 文档页数:42


1,传输线模型由平行双导体构成的引导电磁波结构称为传输线(Transmission Line)。
人们熟知的传输线有平行双导线、同轴线、平行平板波导及其变形——微带线。
低频电路中,传输线负载端、源端的电压、电流差别不大,但在高频电路(传输线长度与电磁波波长相比拟)中两者差别很大。
传输线模型就是用来揭示这种变化的规律的模型。
传输线上的电压、电源是纵向位置的参数。
传输线在电路中相当于一个二端口网络,一个端口连接信号源,通常称为输入端,另一个端口连接负载,称为输出端。
2,传输线的特性阻抗分析特性阻抗:又称“特征阻抗”,它不是直流电阻,属于长线传输中的概念。
在高频范围内,信号传输过程中,信号到达的地方,信号线和参考平面(电源或地平面)间由于电场的建立,会产生一个瞬间电流,如果传输线是各向同性的,那么只要信号在传输,就始终存在一个电流I,而如果信号的输出电平为V,在信号传输过程中,传输线就会等效成一个电阻,大小为V/I,把这个等效的电阻称为传输线的特性阻抗Z。
信号在传输的过程中,如果传输路径上的特性阻抗发生变化,信号就会在阻抗不连续的结点产生反射。
影响特性阻抗的因素有:介电常数、介质厚度、线宽、铜箔厚度。
传输线的基本特性是特性阻抗和信号的传输延迟,在这里,我们主要讨论特性阻抗。
传输线是一个分布参数系统,它的每一段都具有分布电容、电感和电阻。
传输线的分布参数通常用单位长度的电感L和单位长度的电容C以及单位长度上的电阻、电导来表示,它们主要由传输线的几何结构和绝缘介质的特性所决定的。
分布的电容、电感和电阻是传输线本身固有的参数,给定某一种传输线,这些参数的值也就确定了,这些参数反映着传输线的内在因素,它们的存在决定着传输线的一系列重要特性。
一个传输线的微分线段l可以用等效电路描述如下:传输线的等效电路是由无数个微分线段的等效电路串联而成,如下图所示:从传输线的等效电路可知,每一小段线的阻抗都是相等的。
传输线的特性阻抗就是微分线段的特性阻抗。
非理想互连的传输线模型及串扰分析第4期丁同浩等:非理想互连的传输线模型及串扰分析6951开槽对信号的影响在电路中,电流总是流经阻抗最小的路径,当信号频率处于百兆赫甚至更高频率时,阻抗表现为感性,为使信号感受的阻抗最小,信号返回电流总是紧挨着传输线流回源端.如图1(a)所示,当传输线跨过开槽,为使回路阻抗最小,信号返回电流将沿着开槽边缘流回源端,增加了如式(1)所示的开槽电感[10-11],D为传输线与槽端的距离,Ⅳ为传输线宽度.如图1(b)所示,理想信号由跨过开槽的传输线传送到接收端,增加的额外电感滤除了信号的一部分高频分量,减缓了边沿变化率,使输出信号曲线变得平滑.Lm≈5Dln(D/w)(1)(a)传输线跨过开槽时间/ns(b)输入输出信号图1传输线跨过开槽示意图与驱动端争接收端的输入输出信号由式(1)可知,减小传输线与开槽边缘的距离可以减小开槽电感,从而减小开槽对信号波形的影响,并且开槽宽度几乎不影响传输线的回路电感.使用AnsoftHFSS提取的开槽平面电流分布如图2所示.为减小回路阻抗,平面上电流沿着开槽的边缘流回源端,频率越高,开槽边缘的电流密度越大,因此当两条高频传输线同时跨过开槽时,两条传输线的返回电流将流经开槽返回源端,大量的返回电流在开槽边缘产生强耦合,一条传输线的能量通过开槽传送到另一条传输线上,此时即使传输线间距达到6倍线图2传输线跨过开槽平面的返回电流分布图宽,产生的耦合依然很大,导致传输线产生严重的串扰噪声.2非理想返回路径串扰的传输矩阵模型传输线的传输矩阵级联模型如图3所示,通过在开槽位置使用开槽集总模型对非理想返回路径传输线建模,引入了非理想返回路径对传输线耦合串扰噪声的影响.在传输矩阵级联模型的基础上,给出了信号串扰的传输函数,并且利用有理数近似拟合写出串扰的时域表达式.为了简化推导过程,假设两传输线对称的位于开槽两边,因此两传输线的等效单位长度电阻、电感和电容分别为r,l,C,互感和互容为1。