4.Transmission Line Theory 高频信号传输特性与电路量测(台湾)

2020/2/20中華大學通訊系田慶誠1SessionIVTransmissionLineTheoryZSTimeYTLFreqLCR2020/2/20中華大學通訊系田慶誠2TransmissionLineBehavior•電容起始電壓從0開始•電感起始電流從0開始•電壓及電流往右移動需要花時間2020/2/20中華大學通訊系田慶誠3Distributedcircuitofauniformtransmissionline2020/2/20中華大學通訊系田慶誠4TransmissionLineParameters•R:Resistanceperunitlength(W/m)–Duetoconductorloss•L:Inductanceperunitlength(H/m)•C:Capacitanceperunitlength(F/m)•G:Conductanceperunitlength(S/m)–Duetodielectricloss2020/2/20中華大學通訊系田慶誠5LumpedcircuitmodelsforashortsegmentofaTL2020/2/20中華大學通訊系田慶誠6TransmissionLineEquations2020/2/20中華大學通訊系田慶誠7TransmissionLineEquations•Kirchhoff’svoltagelawttzILtzIRztzVztzVtzzVttzIzLtzIzRtzVtzzVz),(),(),(),(),(),(),(),(),(lim0),()(),(tzItLRztzV2020/2/20中華大學通訊系田慶誠8TransmissionLineEquations•Kirchhoff’scurrentlawttzVCtzVGztzIztzItzzIttzVzCtzVzGtzItzzIz),(),(),(),(),(),(),(),(),(lim0),()(),(tzVtCGztzI2020/2/20中華大學通訊系田慶誠9WaveEquationsforLosslessLine•Foralosslessline,R=0andG=0tVCzItILzV2222222222222211tIvtILCzItVvtVLCzVPP)/(1smvelocityphaseLCvp2020/2/20中華大學通訊系田慶誠10Traveling-Wavesolutions•V+:voltagewavetravelingin+zdirection•V-:voltagewavetravelingin-zdirection)()(),(PPvztVvztVtzV2020/2/20中華大學通訊系田慶誠11Traveling-Wavesolutions2020/2/20中華大學通訊系田慶誠12CharacteristicImpedance)]()([1),()()(),(0PPPPvztVvztVZtzIvztIvztItzICLIVIVZ02020/2/20中華大學通訊系田慶誠13Transmissionlinelumpedmodel如何正確使用？?!0zas2020/2/20中華大學通訊系田慶誠14UsingPSPICEtosimulate100MHzsinusoidalwavepropagatingin40cmRG-58/Ucoaxialcablebylumpedmodel.RG-58/UcableZ0=50Wv=2x108m/sL=250nH/mC=100pF/m=2m@100MHzl=40cm=0.2@100MHzDelay=2nsIdealLine2020/2/20中華大學通訊系田慶誠155Z10ZTimedelay=3.2ns(60%Error,Toobad!)Timedelay=2.55ns(27.5%Error,Notgood!)2020/2/20中華大學通訊系田慶誠1620ZTimedelay=2.25ns(12.5%Error)It’swell.2020/2/20中華大學通訊系田慶誠1740ZTimedelay=2.11ns(5.5%Error)It’sgoodenough!!2020/2/20中華大學通訊系田慶誠18Transmissionlinelumpedmodel使用重點(1)Z0,在工程的眼光下，可近似成Z/20。(2)若要以Lumpedmodel建立傳輸線電路的模型，例如ICPakageinterconnectionlines等，必須先知道傳輸信號所佔頻寬中的最大頻率Fmax。(3)波長min=波速v/Fmax。(4)Transmissionlines超過min/20就必須做適當的切割，分別建立獨立的Lumpedmodel。