[技术文档] 特性阻抗公式是怎么来的?

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 楼主| jcky001 发表于 2022-12-8 14:36 | 显示全部楼层 |阅读模式
我们在很多的资料或者场合看到关于传输线特性阻抗的简化公式:

1670374512633950.png 其中,L是单位长度电感,C是单位长度电容。单位长度电容和介电常数关联,介电常数随频率的变化比较小,可以看成为常数,也就默认单位长度电容不变的。单位长度电感随着频率是变化的,低频时,回路电感比较高,高频时,随着趋肤效应的影响,越来越多的电流分布在表层,回路电感会下降,特性阻抗也会随之下降,当然这个值不是无限变化,当到一定频率的时候,大约100 MHz时不会再发生变化。传输线的模型可以看成无限多个RLCG微段模型级联组成 1670374519232116.png 根据基尔霍夫定律,推出:
1670374524980057.png 根据傅里叶分解与积分方程推导,推出: 1670374530600962.png 看上面这些推导,觉得比较麻烦,考虑谐波分量,又是前向后向传播问题,很长一段的时间,不是很理解推导过程,最近也准备重新学习高等数学的部分内容。直到最近看到有的资料将一些参数替代后,觉得又简单又好理解。
1670374535858267.png 负载阻抗等同于特性阻抗,以此得出:
1670374542506526.png 通常情况下,我们默认这个分段是非常非常小的部分,R和G很小,一般不做考虑,只有当频率很高或者损耗很大的时候,R和G才会考虑,所以由上式推出:
1670374548803177.png 这个阻抗公式只是理想状态下的简化公式,针对高频和损耗的情况,适用性就需要考虑。同样,根据上式的结果,也可以顺着推导时延的公式。后面有机会再展开。所以,搞懂基础知识的基本理论,才能知其然又知其所以然。


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