通信電路原理 第02章.

1、第二章第二章 無(wú)源網(wǎng)絡(luò)元件的高頻特性無(wú)源網(wǎng)絡(luò)元件的高頻特性第二章 無(wú)源網(wǎng)絡(luò)元件的高頻特性主要內(nèi)容主要內(nèi)容 2.1 導(dǎo)線導(dǎo)線3 2.2 電感電感3 2.3 電容電容3 2.4 電阻電阻3 2.5 傳輸線傳輸線2第二章 無(wú)源網(wǎng)絡(luò)元件的高頻特性重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)和難點(diǎn)2.1 導(dǎo)線導(dǎo)線2.2 電感電感2.3 電容電容2.4 電阻電阻2.5 傳輸線傳輸線 了解導(dǎo)線、電感、電容和電阻元件在了解導(dǎo)線、電感、電容和電阻元件在高頻電路中應(yīng)用的特點(diǎn)高頻電路中應(yīng)用的特點(diǎn) 了解電路元件在高頻與模擬（低頻）了解電路元件在高頻與模擬（低頻）電路中應(yīng)用的不同之處和相同點(diǎn)電路中應(yīng)用的不同之處和相同點(diǎn) 理解傳輸線的概念理解傳輸線的

2、概念第二章 無(wú)源網(wǎng)絡(luò)元件的高頻特性2.1 導(dǎo)線導(dǎo)線2.1 導(dǎo)線導(dǎo)線2.2 電感電感2.3 電容電容2.4 電阻電阻2.5 傳輸線傳輸線 導(dǎo)線導(dǎo)線 裸銅線、鍍銀裸銅線、鍍銀(金金)線、漆包線、塑包線線、漆包線、塑包線(單單多股多股)、紗包線、紗包線(單多單多)等等 饋線饋線(已屬傳輸線范疇已屬傳輸線范疇) 50、75同軸電纜同軸電纜 300扁平電纜扁平電纜第二章 無(wú)源網(wǎng)絡(luò)元件的高頻特性一、導(dǎo)線的高頻趨膚效應(yīng)一、導(dǎo)線的高頻趨膚效應(yīng)2.1 導(dǎo)線導(dǎo)線2.2 電感電感2.3 電容電容2.4 電阻電阻2.5 傳輸線傳輸線 導(dǎo)線電阻大小與導(dǎo)線橫截面積成反比。導(dǎo)線電阻大小與導(dǎo)線橫截面積成反比。 導(dǎo)線趨膚效應(yīng)示

3、意圖導(dǎo)線趨膚效應(yīng)示意圖(圖圖2-1 p34)第二章 無(wú)源網(wǎng)絡(luò)元件的高頻特性導(dǎo)線的高頻趨膚效應(yīng)導(dǎo)線的高頻趨膚效應(yīng)2.1 導(dǎo)線導(dǎo)線2.2 電感電感2.3 電容電容2.4 電阻電阻2.5 傳輸線傳輸線 例，直徑例，直徑=0.644mm的銅導(dǎo)線的銅導(dǎo)線 由導(dǎo)線表：由導(dǎo)線表： 直流電阻直流電阻 Rdc= 60.97 /km = 0.06 /m 橫截面積橫截面積 Sdc= r2 = 0.3257 mm2 由趨膚深度與工作頻率的關(guān)系由趨膚深度與工作頻率的關(guān)系(圖圖2-2 p34)第二章 無(wú)源網(wǎng)絡(luò)元件的高頻特性導(dǎo)線的高頻趨膚效應(yīng)導(dǎo)線的高頻趨膚效應(yīng)2.1 導(dǎo)線導(dǎo)線2.2 電感電感2.3 電容電容2.4 電阻電阻

4、2.5 傳輸線傳輸線第二章 無(wú)源網(wǎng)絡(luò)元件的高頻特性導(dǎo)線的高頻趨膚效應(yīng)導(dǎo)線的高頻趨膚效應(yīng)2.1 導(dǎo)線導(dǎo)線2.2 電感電感2.3 電容電容2.4 電阻電阻2.5 傳輸線傳輸線 設(shè)設(shè) f =10 MHz時(shí)，銅導(dǎo)線的趨膚深度為時(shí)，銅導(dǎo)線的趨膚深度為0.0216 mm。等效環(huán)截面積等效環(huán)截面積 SAC= 0.0422 mm2 則則 RAC=RDC(SDC/SAC)=470.6 /km 即即 RAC=0.45 /m 設(shè)設(shè) f =200 MHz時(shí)，趨膚深度為時(shí)，趨膚深度為0.0051 mm RAC= 2206 /km , 即即 RAC= 2.2/m 改進(jìn)改進(jìn) 鍍銀線，空心導(dǎo)線，波導(dǎo)管鍍銀線，空心導(dǎo)線，波導(dǎo)管

5、(內(nèi)外壁鍍銀內(nèi)外壁鍍銀)第二章 無(wú)源網(wǎng)絡(luò)元件的高頻特性二、直導(dǎo)線的電感二、直導(dǎo)線的電感2.1 導(dǎo)線導(dǎo)線2.2 電感電感2.3 電容電容2.4 電阻電阻2.5 傳輸線傳輸線 例例: 一同軸電阻的幾何尺寸如一同軸電阻的幾何尺寸如(圖圖2-3 P35)所示所示 引線直徑：引線直徑：d1 =d3 =0.46mm (L1和和L3) 電阻體直徑：電阻體直徑：d2 = 1.8mm (L2) 總電感量總電感量: L =L1+ L2+ L3 = 17.65 nH 40.22.303lg0.75 nHlLld第二章 無(wú)源網(wǎng)絡(luò)元件的高頻特性2.2 電感電感2.1 導(dǎo)線導(dǎo)線2.2 電感電感2.3 電容電容2.4 電阻

6、電阻2.5 傳輸線傳輸線 電感線圈的分布電容和阻抗特性曲線電感線圈的分布電容和阻抗特性曲線(圖圖2-30 p59)第二章 無(wú)源網(wǎng)絡(luò)元件的高頻特性電感線圈的品質(zhì)因數(shù)電感線圈的品質(zhì)因數(shù)2.1 導(dǎo)線導(dǎo)線2.2 電感電感2.3 電容電容2.4 電阻電阻2.5 傳輸線傳輸線 電感線圈的重要參數(shù)電感線圈的重要參數(shù) QL=(L)/r QL近似常數(shù)，易于測(cè)量及電路分析計(jì)算近似常數(shù)，易于測(cè)量及電路分析計(jì)算（在一定范圍內(nèi)（在一定范圍內(nèi)，r 也也） 可見(jiàn)：可見(jiàn)：L或或r, 可提高可提高QL值值 提高提高QL值的方法例值的方法例 中波接收天線：采用多股紗包線中波接收天線：采用多股紗包線 短波接收天線：采用鍍銀線短波接

7、收天線：采用鍍銀線第二章 無(wú)源網(wǎng)絡(luò)元件的高頻特性2.3 電容電容2.1 導(dǎo)線導(dǎo)線2.2 電感電感2.3 電容電容2.4 電阻電阻2.5 傳輸線傳輸線 實(shí)際電容的阻抗特性曲線實(shí)際電容的阻抗特性曲線(圖圖2-39 p70)第二章 無(wú)源網(wǎng)絡(luò)元件的高頻特性2.4 電阻電阻2.1 導(dǎo)線導(dǎo)線2.2 電感電感2.3 電容電容2.4 電阻電阻2.5 傳輸線傳輸線 電阻的高頻等效電路電阻的高頻等效電路 (圖圖2-34 P54)第二章 無(wú)源網(wǎng)絡(luò)元件的高頻特性2.5 傳輸線傳輸線2.1 導(dǎo)線導(dǎo)線2.2 電感電感2.3 電容電容2.4 電阻電阻2.5 傳輸線傳輸線 定義定義 (高頻范疇高頻范疇) 傳輸線傳輸線(長(zhǎng)線長(zhǎng)

8、線)：線長(zhǎng)：線長(zhǎng) l /10（工作頻率很高時(shí)）（工作頻率很高時(shí)） 短線：線長(zhǎng)短線：線長(zhǎng) l =/10 雙傳輸線分布參數(shù)電路：雙傳輸線分布參數(shù)電路：第二章 無(wú)源網(wǎng)絡(luò)元件的高頻特性2.5 傳輸線傳輸線2.1 導(dǎo)線導(dǎo)線2.2 電感電感2.3 電容電容2.4 電阻電阻2.5 傳輸線傳輸線 阻抗匹配阻抗匹配 輸入阻抗輸入阻抗Zi與信號(hào)源內(nèi)阻與信號(hào)源內(nèi)阻Zs匹配，以提高信號(hào)源效率匹配，以提高信號(hào)源效率 特性阻抗特性阻抗ZC與負(fù)載阻抗與負(fù)載阻抗ZL匹配，則負(fù)載阻抗可以很匹配，則負(fù)載阻抗可以很好的轉(zhuǎn)移到傳輸線的輸入端，即好的轉(zhuǎn)移到傳輸線的輸入端，即Zi = ZL 輸入阻抗（輸入阻抗（p38，式，式(2-5)）

9、 如果如果l=/4 若使若使Zi=ZS，則，則 即可以用特性阻抗即可以用特性阻抗 的的/4傳輸線做阻抗傳輸線做阻抗變換器，使得變換器，使得Zi=ZSjtanjtanLCiCCLZZlZZZZl22CiLZZZCSLZZ ZCSLZZ Z第二章 無(wú)源網(wǎng)絡(luò)元件的高頻特性傳輸線的應(yīng)用傳輸線的應(yīng)用2.1 導(dǎo)線導(dǎo)線2.2 電感電感2.3 電容電容2.4 電阻電阻2.5 傳輸線傳輸線 用用/4 傳輸線作阻抗匹配傳輸線作阻抗匹配 (圖圖2-6 p40)第二章 無(wú)源網(wǎng)絡(luò)元件的高頻特性2.5 傳輸線傳輸線2.1 導(dǎo)線導(dǎo)線2.2 電感電感2.3 電容電容2.4 電阻電阻2.5 傳輸線傳輸線 傳輸線的輸入阻抗傳輸線

10、的輸入阻抗 如果終端開(kāi)路如果終端開(kāi)路 如果終端短路如果終端短路 jtanjtanLCiCCLZZlZZZZlLZ 0LZ jcotiCZZl jtaniCZZl第二章 無(wú)源網(wǎng)絡(luò)元件的高頻特性傳輸線的應(yīng)用傳輸線的應(yīng)用2.1 導(dǎo)線導(dǎo)線2.2 電感電感2.3 電容電容2.4 電阻電阻2.5 傳輸線傳輸線 作為高頻電路的分布元件使用作為高頻電路的分布元件使用 (表表2-3 p40)第二章 無(wú)源網(wǎng)絡(luò)元件的高頻特性寬帶傳輸線變壓器寬帶傳輸線變壓器2.1 導(dǎo)線導(dǎo)線2.2 電感電感2.3 電容電容2.4 電阻電阻2.5 傳輸線傳輸線結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖應(yīng)用應(yīng)用1 1：平衡：平衡/ /不平衡轉(zhuǎn)換不平衡轉(zhuǎn)換第二章 無(wú)源網(wǎng)絡(luò)元件的高頻特性寬帶傳輸線變壓器寬帶傳輸線變壓器2.1 導(dǎo)線導(dǎo)線2.2 電感電感2