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，電感的觀點來分析傳輸線阻抗的概念。現(xiàn)在的高速MCU，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)的電磁場理論基于麥克斯維方程，就這個方程來說，就是本科生也不見得搞得明白，并且就算搞明白了，也是一時，很多細(xì)節(jié)還是不行，并且過后又會忘記。所以用電磁場理論來分析傳輸線，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題，獲得比較好的效果，基本上一般高中知識的朋友都能理解。

如下：
我們知道電磁場是一種能量場，對于電磁場來說，它的電場和磁場是相生相息的，同時達(dá)到最大，也同時達(dá)到最小，即We = Wh。這個跟電磁場的諧振是有區(qū)別的，對于電磁場的諧振來說，電場能量最大的時候，磁場能量最小，電場能量最小的時候，磁場能量最大。他們相互轉(zhuǎn)換，所以能量傳不出去。

我們試從平衡傳輸線來分析阻抗的概念：
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為傳輸線單位長度兩線的電感，C為傳輸線單位長度兩線之間的電容，
因為：We = 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L的電流。
我們化解一下這個公式:
U / I = SQR(L / C) = Z
式中SQR為開根號符號

Z就是傳輸線的阻抗，它表征了電磁場在傳輸線里傳輸?shù)臅r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候會引起電磁場反射的原因了。因為傳輸線上的電壓和電流只能按阻抗的比例來傳輸能量的。