第1章传输线(电路观点).ppt

第1章傳輸線(電路觀點) 綱要 1-1 傳輸線方程式 1-2 傳輸線問題的時域分析 1-3 正弦狀的行進波 1-4 傳輸線問題的頻域分析 1-5 駐波和駐波比 1-6 Smith圖 1-7 多段傳輸線問題的解法 1-8 傳輸線的阻抗匹配 傳輸線(Transmission Line) 傳送電壓、電流訊號的導體系統 例 有線電視的饋線 電信局的電話線 電力公司傳送電力的電線 個人電腦連接數位相機的訊號線 示波器探針所接的隔離線 電路學與相對論的矛盾 電路學：訊號源S發出一個脈衝時，電阻R兩端同時呈現脈衝，訊號傳播不需時間 相對論：任何訊號傳播的速率不會比光快 矛盾的解答 脈衝的傳送的確需要時間 實驗室中所處理的線路大小很有限 訊號的延遲(Delay)微乎其微 一般的運用而言，訊號的延遲完全可以忽略 傳輸線理論 加入訊號延遲討論的電路理論 需用傳輸線理論的情況 訊號延遲不能忽略 信號源的變化太快 第一個脈衝才走到中間，第二個脈衝又送出來 整條線上各處的電壓、電流都不相同 綱要 1-1 傳輸線方程式 1-2 傳輸線問題的時域分析 1-3 正弦狀的行進波 1-4 傳輸線問題的頻域分析 1-5 駐波和駐波比 1-6 Smith圖 1-7 多段傳輸線問題的解法 1-8 傳輸線的阻抗匹配 問題 傳輸線上的電壓、電流各點都不相同 此種差異如何造成？ 平行導線的電路學等效電路 線上各點的電壓、電流都相同 平行導線的傳輸線理論等效電路 靜電學：可算出每單位長的導體的電容 靜磁學：可算出每單位長的導體的電感 線上各點的電壓、電流都不相同 傳輸線方程式推導 傳輸線方程式 傳輸線方程式的一般解推導 波動方程式(Wave Equation)及其一般解 函數圖形的平移 g(x－1)的圖形可由g(x)的圖形向右平移一單位而得 沿時軸平移：訊號延遲 行進波現象 電壓波與電流波初步解 入射波與反射波 入射波(Incident Wave) 由波源送出的波 反射波(Reflected Wave) 向著波源的波 一般假設朝＋z方向前進的波為入射波 傳輸線上的電壓波與電流波 綱要 1-1 傳輸線方程式 1-2 傳輸線問題的時域分析 1-3 正弦狀的行進波 1-4 傳輸線問題的頻域分析 1-5 駐波和駐波比 1-6 Smith圖 1-7 多段傳輸線問題的解法 1-8 傳輸線的阻抗匹配 決定入射波與反射波的條件 波源(Source)情形 負載(Load)種類 無窮長傳輸線 無窮長傳輸線的解 無窮長傳輸線的電壓訊號傳播 有線長傳輸線問題一例 第一個脈衝：反射前 扺達RL之前，不會有反射波 從t=0到t= =1μsec之間，只有由波源送出來的波 第一個脈衝：負載端第一次反射 第一個脈衝：第一次反射波 第一個脈衝：波源端第一次反射 匹配(Matched) 綱要 1-1 傳輸線方程式 1-2 傳輸線問題的時域分析 1-3 正弦狀的行進波 1-4 傳輸線問題的頻域分析 1-5 駐波和駐波比 1-6 Smith圖 1-7 多段傳輸線問題的解法 1-8 傳輸線的阻抗匹配 正弦狀的行進波(Sinusoidal Traveling Wave) 正弦狀行進波的繩波類比 接有交流訊號源的傳輸線 重視正弦狀行進波的原因 正弦狀波的分析有相量(Phasor)的觀念可用(附錄A)，計算簡單 通訊時常將訊號加在正弦狀的載波(Carrier)上以增進通訊效率 Fourier的理論顯示，任何時域(Time Domain)的波形，均由許多正弦波合成，瞭解傳輸線對各正弦波的影響，就可以知道傳輸線對原來時域波形的影響。 常用的正弦狀行進波物理量 正弦狀行進波方程式 常用電磁波頻率範圍 特低頻(VLF)：3～30千赫(kHz) 低　頻(LF)：30～300千赫(kHz) 中　頻(MF)：300～3000千赫(kHz) 高　頻(HF)：3～30兆赫(MHz，1MHz＝106Hz) 特高頻(VHF)[V代表very]：30～300兆赫(MHz) 超高頻(UHF)[U代表ultra]：300～3000兆赫(MHz) 極高頻(SHF)[S代表super]：3～30秭赫(GHz) 至高頻(EHF)[E代表extreme]：30～300秭赫(GHz) 特別的電磁波頻段 微波 (Microwave) ： 1 GHz ~ 20 GHz 依波長區分(真空中電磁波波速等於光速) 長波：30～3公里 中波：3～0.2公里 短波：50～10米 超短波：10～1米 毫米波：1～0.1公分 綱要 1-1 傳輸線方程式 1-2 傳輸線問題的時域分析 1-3 正弦狀的行進波 1-4 傳輸線問題的頻域分析 1-5 駐波和駐波比 1-6 Smith圖 1-7 多段傳輸線問題的解