射頻培訓(xùn):全新思維分析傳輸線

本文比較通俗的，用大家常規(guī)的電容，電感的觀點(diǎn)來(lái)分析傳輸線阻抗的概念。現(xiàn)在的高速M(fèi)CU，尤其是ARM等布線都需要射頻理論了，比如USB線，網(wǎng)卡線，高速SDRAM，LVDS接口，SATA等都是高頻傳輸線理論了，所以要想深入MCU，高頻的一些理論也必須理解。

傳統(tǒng)的電磁場(chǎng)理論基于麥克斯維方程，就這個(gè)方程來(lái)說(shuō)，就是本科生也不見(jiàn)得搞得明白，并且就算搞明白了，也是一時(shí)，很多細(xì)節(jié)還是不行，并且過(guò)后又會(huì)忘記。所以用電磁場(chǎng)理論來(lái)分析傳輸線，難度比較大。本文用常規(guī)的思維，常規(guī)的電容電感理論解釋傳輸線問(wèn)題，獲得比較好的效果，基本上一般高中知識(shí)的朋友都能理解。

如下：
我們知道電磁場(chǎng)是一種能量場(chǎng)，對(duì)于電磁場(chǎng)來(lái)說(shuō)，它的電場(chǎng)和磁場(chǎng)是相生相息的，同時(shí)達(dá)到最大，也同時(shí)達(dá)到最小，即We = Wh。這個(gè)跟電磁場(chǎng)的諧振是有區(qū)別的，對(duì)于電磁場(chǎng)的諧振來(lái)說(shuō)，電場(chǎng)能量最大的時(shí)候，磁場(chǎng)能量最小，電場(chǎng)能量最小的時(shí)候，磁場(chǎng)能量最大。他們相互轉(zhuǎn)換，所以能量傳不出去。

我們?cè)噺钠胶鈧鬏斁€來(lái)分析阻抗的概念：
如下圖：傳輸線的等效電路
我們把傳輸線微分化，就是右邊的等效電路圖，其中L為傳輸線單位長(zhǎng)度兩線的電感，C為傳輸線單位長(zhǎng)度兩線之間的電容，
因?yàn)椋篧e = Wh

所以：1/2 * C * U * U = 1/2 * L * I * I
上面是電容的能量公式和電感的能量公式，U表示電容兩端電壓，I表示通過(guò)L的電流。
我們化解一下這個(gè)公式:
U / I = SQR(L / C) = Z
式中SQR為開(kāi)根號(hào)符號(hào)

Z就是傳輸線的阻抗，它表征了電磁場(chǎng)在傳輸線里傳輸?shù)臅r(shí)候，傳輸線上的電壓跟電流的關(guān)系。當(dāng)然，大家也可以從這個(gè)阻抗的概念出發(fā)，可以理解為什么不同的傳輸線連接的時(shí)候會(huì)引起電磁場(chǎng)反射的原因了。因?yàn)閭鬏斁€上的電壓和電流只能按阻抗的比例來(lái)傳輸能量的。