|
所以说传输线阻抗就是单位长度的电感量除以电容，就是传输线的阻抗。传输线的阻抗表征了什么特性呢？电磁场要在传输线上传输，那么在传输线上的电压和电流之间的关系就是传输线路上分布的电感和电容之间的比值开根号的关系。比如我们最常见的50欧姆同轴线，表征了同轴线上在传递的时候线的两端任何一节截下来两端的电压和电流之间的关系就是50欧姆的关系，这个欧姆它是表征线的截面的任意两端的电压和通过它的电流之间的关系。这就是传输线的阻抗的值，还不是你万用表量量去看，哎！这个阻值怎们都等于0呢，完全不一样，因为它是把传输线的一个截面，如下图同轴线 比如上图的横截面处，外线圈（外导体）和内芯（内导体）之间的电压和电流之间的关系，比如芯里电流是1A，那么芯跟外线圈之间的电压50伏，那么这个阻抗就是50欧姆了。那么电磁场要通过导线的时候，加入我们这个特性阻抗是根据这根线的一些（比如截断一截），测量这一截的电感量（皮和芯的电感量）和之间电容的关系，两个相除再开根号，就是特性阻抗。当电磁波在上边传播的时候，我们用表去测（微波探测仪）经过它的电流和电压之间的关系就是50倍的关系。你用万用表去量这段线它是没电阻的，它是截面外线圈和内芯之间的电压和通过内芯的电流之间的比在开根号。 我们回到刚才讲的里面来，刚才讲了电场和磁场是没有质量的，如果只有一个它的扩散速度无穷大，要么就成对出现，然后相互制约，制约就恰好在光速上，因为他们前进的速度和制约的速度恰好就是光速。这就是造物主造出来的这么个概念，保证了不出现无限这个值。 刚才讲电磁场是传递能量的一个东西，所有信号的载体就是能量，再拿同轴线（50欧姆阻抗）举例，从源点传到负载端，传到负载端的时候它的阻抗不是50欧姆，类似于水管一样，本来是同1m³水过来的，到负载端，水管又很细了通过0.5m³，那怎么办？通过到负载端的时候吸收不掉，假如负载不是50欧姆是25欧姆，他就吸收不掉，吸收不掉的话就会引起反弹了，于是能量就开始反弹回来，反弹到源点呢，假如源点阻抗也不是50欧姆，那么到源点又不能完全吸收，又反弹回去，像光一样在镜子里不停的反射，于是导致质量就下降了（模糊化了），模糊化之后引起信号扭曲，这是不允许的，所以说要求信号源也是50欧姆，终端也要匹配50欧姆，那么信号源出来的能量呢到负载之后，负载正好能完全吸收，如果吸收不掉反射回到源点，最后被信号源吸收掉，这样保证信号传输的时候干净。所以说电磁场就是个能量场这样去理解。那么负载电阻（传输线50欧姆），电阻大于50欧姆也不行，小于50欧姆也不行，必须50欧姆，恰好能量会吸收掉，因为大于50欧姆就意味着吸收不掉，吸收不掉就引起了电反射（电阻太大，电流就比较小，电流小电流就是磁啊，导致负载端电压高，类似于水浪冲过来之后就淹上去了，于是终端电压会偏高，于是形成电反射浪涌回到源端）；如果电阻比较小呢（小于50欧姆），就会形成一个磁反射（电流比较大，负载端电流大电压低，那么就引起磁反射），因为能量过来有电又有磁两部分相等的到负载，负载吸收不掉，有电反射和磁反射概念。 那么就是线阻抗值跟负载值必须相等才能够被吸收掉电磁能，这样能量不会反射（电反射和磁反射），保证信号的完整、不模糊。 上图所以这个地方跟现实当中的浪不一样，因为反射有两种，比如说线阻抗50欧姆，那么我用25欧姆负载不就完全可以吸收掉吗？其实不是的，必须值相等才能吸收掉，大了也不行，小了也不行，否则会引起电反射和磁反射。比如完全短路，那么就相当于能量没有完全吸收，所以就全反射回去了。下边举几个例子。 卫星电视我们用个铁锅，铁锅就是用于反射，这个时候的铁锅等价于镜子（注意这个铁锅是跟谁都不接的，悬空的，就等价于普通的镜子一样），它就是对电磁场进行反射的，因为铁锅（最好铝材料，导电性高）是导电的，它对能量进行反射回去，等价于短路，等价于短路那就是磁反射了回去了，因为完全导通了吗（跟上边模型对比看，锅就是负载）。但它又不消耗能量。 激光打标机兴起，激光打标机一般用的是红外线，激光打标机最怕的是切割铜或者铝，尤其是铜它是最怕的，哪个导电性好它就怕哪个，因为激光打标机用的是红外线，红外线是微波频率更高上去，这个时候铜的导电性太好了就会引起红外线反射很厉害，我们会想象到普通情况下铜的反射并不是很强，但是事实铜对红外线是有很强的反射作用的，反而普通的镜子（透镜）对光看着是被穿透的，对紫外线滤除很厉害的，所以透镜对不同的波长影响是不一样的。 当理解了前边讲的这些东西之后，我们下边把思路再缕一遍。我们的电磁场都是有速度过去的，但是它不是无限的速度过去的，它都是光速。那么我们看下边的模型。 左边电池对负载进行放电，电池两端是有电压的，导线接到负载之后呢，导线间都是有电场的，所以电场是分布在导线之间（两极之间），那么导线里边有没有电场呢？实际上是没有的（因为理想导体是没有电场的，除非它不理想才有微弱的电场），导体是导电场作用的，导电场之后它利用电子的移动，消除了内部的电场，所以导体内部是没有电场的（大家一定要理解，当然是理想导体的前提，那么我们的铜线可以理解为接近理想导体的，可以认为铜线内电场是非常非常微弱的），那么真正的电场都在导线之间，所以说电场分布在整个空间中，那么磁场是环绕在导线上的。 当我们的信号源不是直流的时候，是交流信号的时候，如下图 频率越高，信号从原边传递到终端负载需要个时间，比如频率1MHz，我们光的速度3*108m/s，那么如果1MHz的话那么就相当于一个周期（一个波长300米），1MHz情况下波长300米，假如导线长度距离300米的话，可能原边正弦波刚开始的起点的时候，那么终端恰好是上一个起点的开始。假如我信号频率是300MHz,那么300MHz的话，那么一个周期的波长长度就是1米了，波长（真空或空气中）= 300 000 000 / 300 000 000 = 1米，比如说我信号源到负载，假如说距离是1米的话，我信号源注入300MHz的信号注入进去，那么我们可以看到，负载端接到的信号是信号源上一个周期的信号，因为这里有个时间差，主要是光速引起的。 我们来看下变化的整个过程，如下图 假设信号从原来的最大值，经过1/4周期慢慢变弱，我们可以看到信号幅度是如图上边的变化过程，正弦波到负载端最强，但是源端经过1/4周期时候，慢慢变为0，按照箭头表示的强度的曲线到负载端。 下图是分割，不同的位置它的信号是不一样的。 经过1/2之后 负载端开始筛漏了，中间点变成0了，到源端方向向下（反向了） 到3/4周期 就变成如上图的情况的曲线 多个周期如下图，就可以看到线上的变化规律 这些都是因为我们的电磁场传播的时候需要时间，最高也就是光速的传播，引起相位差异，在上图线上的表达。而我们以前频率低的时候波长太长了，我们电路太短了，电路太短信号波长太长我们可以认为整个回路中信号强度是一样的，太理想化了。 我们把上边的图再压缩，如下图 可以看到一个个圆圈，这就是电磁场。我们把上边图再进化下，如下图 每一框都是一个周期，箭头的方向注意。这一个周期我们可以看到它就像波粒二象性了，及是一个波又是一个周期粒子状的。这就是为什么说电磁场讲波粒二象性存在。 那么电磁场很关键的一点就是看它的场结构，如图左图是电场图，右图是磁场图 可以看到在空间上，电场和磁场垂直。那就自然保证了我们上边讲的公式，电生磁、磁生电公式。 到此本章内容结束！ 交流讨论，加我微信：17717546924
| 
楼主
标题置顶
标题高亮
