通信电路原理 第02章

1、第二章第二章 无源网络元件的高频特性无源网络元件的高频特性第二章 无源网络元件的高频特性主要内容主要内容 2.1 导线导线3 2.2 电感电感3 2.3 电容电容3 2.4 电阻电阻3 2.5 传输线传输线2第二章 无源网络元件的高频特性重点和难点重点和难点2.1 导线导线2.2 电感电感2.3 电容电容2.4 电阻电阻2.5 传输线传输线 了解导线、电感、电容和电阻元件在了解导线、电感、电容和电阻元件在高频电路中应用的特点高频电路中应用的特点 了解电路元件在高频与模拟（低频）了解电路元件在高频与模拟（低频）电路中应用的不同之处和相同点电路中应用的不同之处和相同点 理解传输线的概念理解传输线的

2、概念第二章 无源网络元件的高频特性2.1 导线导线2.1 导线导线2.2 电感电感2.3 电容电容2.4 电阻电阻2.5 传输线传输线 导线导线 裸铜线、镀银裸铜线、镀银(金金)线、漆包线、塑包线线、漆包线、塑包线(单单多股多股)、纱包线、纱包线(单多单多)等等 馈线馈线(已属传输线范畴已属传输线范畴) 50、75同轴电缆同轴电缆 300扁平电缆扁平电缆第二章 无源网络元件的高频特性一、导线的高频趋肤效应一、导线的高频趋肤效应2.1 导线导线2.2 电感电感2.3 电容电容2.4 电阻电阻2.5 传输线传输线 导线电阻大小与导线横截面积成反比。导线电阻大小与导线横截面积成反比。 导线趋肤效应示

3、意图导线趋肤效应示意图(图图2-1 p34)第二章 无源网络元件的高频特性导线的高频趋肤效应导线的高频趋肤效应2.1 导线导线2.2 电感电感2.3 电容电容2.4 电阻电阻2.5 传输线传输线 例，直径例，直径=0.644mm的铜导线的铜导线 由导线表：由导线表： 直流电阻直流电阻 Rdc= 60.97 /km = 0.06 /m 横截面积横截面积 Sdc= r2 = 0.3257 mm2 由趋肤深度与工作频率的关系由趋肤深度与工作频率的关系(图图2-2 p34)第二章 无源网络元件的高频特性导线的高频趋肤效应导线的高频趋肤效应2.1 导线导线2.2 电感电感2.3 电容电容2.4 电阻电阻

4、2.5 传输线传输线第二章 无源网络元件的高频特性导线的高频趋肤效应导线的高频趋肤效应2.1 导线导线2.2 电感电感2.3 电容电容2.4 电阻电阻2.5 传输线传输线 设设 f =10 MHz时，铜导线的趋肤深度为时，铜导线的趋肤深度为0.0216 mm。等效环截面积等效环截面积 SAC= 0.0422 mm2 则则 RAC=RDC(SDC/SAC)=470.6 /km 即即 RAC=0.45 /m 设设 f =200 MHz时，趋肤深度为时，趋肤深度为0.0051 mm RAC= 2206 /km , 即即 RAC= 2.2/m 改进改进 镀银线，空心导线，波导管镀银线，空心导线，波导管

5、(内外壁镀银内外壁镀银)第二章 无源网络元件的高频特性二、直导线的电感二、直导线的电感2.1 导线导线2.2 电感电感2.3 电容电容2.4 电阻电阻2.5 传输线传输线 例例: 一同轴电阻的几何尺寸如一同轴电阻的几何尺寸如(图图2-3 P35)所示所示 引线直径：引线直径：d1 =d3 =0.46mm (L1和和L3) 电阻体直径：电阻体直径：d2 = 1.8mm (L2) 总电感量总电感量: L =L1+ L2+ L3 = 17.65 nH 40.22.303lg0.75 nHlLld第二章 无源网络元件的高频特性2.2 电感电感2.1 导线导线2.2 电感电感2.3 电容电容2.4 电阻

6、电阻2.5 传输线传输线 电感线圈的分布电容和阻抗特性曲线电感线圈的分布电容和阻抗特性曲线(图图2-30 p59)第二章 无源网络元件的高频特性电感线圈的品质因数电感线圈的品质因数2.1 导线导线2.2 电感电感2.3 电容电容2.4 电阻电阻2.5 传输线传输线 电感线圈的重要参数电感线圈的重要参数 QL=(L)/r QL近似常数，易于测量及电路分析计算近似常数，易于测量及电路分析计算（在一定范围内（在一定范围内，r 也也） 可见：可见：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 中波接收天线：采用多股纱包线中波接收天线：采用多股纱包线 短波接收天线：采用镀银线短波接

7、收天线：采用镀银线第二章 无源网络元件的高频特性2.3 电容电容2.1 导线导线2.2 电感电感2.3 电容电容2.4 电阻电阻2.5 传输线传输线 实际电容的阻抗特性曲线实际电容的阻抗特性曲线(图图2-39 p70)第二章 无源网络元件的高频特性2.4 电阻电阻2.1 导线导线2.2 电感电感2.3 电容电容2.4 电阻电阻2.5 传输线传输线 电阻的高频等效电路电阻的高频等效电路 (图图2-34 P54)第二章 无源网络元件的高频特性2.5 传输线传输线2.1 导线导线2.2 电感电感2.3 电容电容2.4 电阻电阻2.5 传输线传输线 定义定义 (高频范畴高频范畴) 传输线传输线(长线长

8、线)：线长：线长 l /10（工作频率很高时）（工作频率很高时） 短线：线长短线：线长 l =/10 双传输线分布参数电路：双传输线分布参数电路：第二章 无源网络元件的高频特性2.5 传输线传输线2.1 导线导线2.2 电感电感2.3 电容电容2.4 电阻电阻2.5 传输线传输线 阻抗匹配阻抗匹配 输入阻抗输入阻抗Zi与信号源内阻与信号源内阻Zs匹配，以提高信号源效率匹配，以提高信号源效率 特性阻抗特性阻抗ZC与负载阻抗与负载阻抗ZL匹配，则负载阻抗可以很匹配，则负载阻抗可以很好的转移到传输线的输入端，即好的转移到传输线的输入端，即Zi = ZL 输入阻抗（输入阻抗（p38，式，式(2-5)）

9、 如果如果l=/4 若使若使Zi=ZS，则，则 即可以用特性阻抗即可以用特性阻抗 的的/4传输线做阻抗传输线做阻抗变换器，使得变换器，使得Zi=ZSjtanjtanLCiCCLZZlZZZZl22CiLZZZCSLZZ ZCSLZZ Z第二章 无源网络元件的高频特性传输线的应用传输线的应用2.1 导线导线2.2 电感电感2.3 电容电容2.4 电阻电阻2.5 传输线传输线 用用/4 传输线作阻抗匹配传输线作阻抗匹配 (图图2-6 p40)第二章 无源网络元件的高频特性2.5 传输线传输线2.1 导线导线2.2 电感电感2.3 电容电容2.4 电阻电阻2.5 传输线传输线 传输线的输入阻抗传输线

10、的输入阻抗 如果终端开路如果终端开路 如果终端短路如果终端短路 jtanjtanLCiCCLZZlZZZZlLZ 0LZ jcotiCZZl jtaniCZZl第二章 无源网络元件的高频特性传输线的应用传输线的应用2.1 导线导线2.2 电感电感2.3 电容电容2.4 电阻电阻2.5 传输线传输线 作为高频电路的分布元件使用作为高频电路的分布元件使用 (表表2-3 p40)第二章 无源网络元件的高频特性宽带传输线变压器宽带传输线变压器2.1 导线导线2.2 电感电感2.3 电容电容2.4 电阻电阻2.5 传输线传输线结构示意图结构示意图应用应用1 1：平衡：平衡/ /不平衡转换不平衡转换第二章 无源网络元件的高频特性宽带传输线变压器宽带传输线变压器2.1 导线导线2.2 电感电感2