多导体传输线分析 第2版PDF电子书下载

1概述 1

1.1多导体传输线结构的实例 4

1.2 TEM传播模式的特性 6

1.3传输线方程概述 11

1.3.1 TEM传播模式下电压和电流的定义和唯一性 12

1.3.2单位长度参数的定义 13

1.3.3由横向电磁场方程导出传输线方程 17

1.3.4单位长度参数的性质 19

1.4传输线的类型 20

1.4.1传输线的均匀与非均匀 20

1.4.2介质的均匀与非均匀 22

1.4.3传输线的有耗与无耗 22

1.5传输线方程公式的应用限制 23

1.5.1高阶模式 23

1.5.1.1无限、平行平面传输线 23

1.5.1.2同轴传输线 27

1.5.1.3双导线传输线 28

1.5.2传输线电流与天线电流 28

1.6时域与频域 29

1.6.1傅里叶级数和傅里叶变换 30

1.6.2数字波形的频谱和带宽 32

1.6.3使用傅里叶方法和叠加原理计算具有线性终端传输线的时域响应 34

习题 36

参考文献 41

2双导体传输线方程 44

2.1积分形式的麦克斯韦方程导出传输线方程 44

2.2单位长度等值电路导出传输线方程 47

2.3单位长度参数的性质 48

2.4频率相关损耗 48

2.4.1频域单位长度阻抗z（ω）和导纳y（ω）的特性 49

习题 52

参考文献 54

3多导体传输线方程 55

3.1积分形式的麦克斯韦方程导出多导体传输线方程 55

3.2单位长度等值电路导出多导体传输线方程 60

3.3 MTL方程概要 61

3.4频率相关损耗 62

3.5单位长度参数矩阵L、C、G的性质 63

习题 67

参考文献 67

4双导体传输线单位长度参数 68

4.1单位长度参数l、c和g的定义 68

4.2柱状、圆形横截面的导体（导线） 69

4.2.1导线的基本子问题 69

4.2.1.1镜像法 73

4.2.2导线类传输线单位长度的电感和电容 73

4.2.3导线类传输线单位长度的电导和电阻 79

4.3矩形横截面的传输线（PCB导电脊） 87

4.3.1 PCB类传输线单位长度的电感和电容 87

4.3.2 PCB类传输线单位长度的电导和电阻 90

习题 95

参考文献 96

5多导体传输线单位长度参数 99

5.1单位长度参数矩阵L、 C和G的定义 99

5.1.1广义电容矩阵？ 103

5.2柱状、圆形横截面（导线）的多导体传输线 106

5.2.1均匀介质中导线的宽间隔近似 106

5.2.1.1n+1根导线 106

5.2.1.2位于无限理想导电平面以上的n根导线 107

5.2.1.3 置于圆柱状理想导电外壳中的n根导线 107

5.2.2一般情形时的数值方法 108

5.2.2.1非均匀电介质的应用 111

5.2.3计算结果：带状电缆 115

5.3矩形横截面导体构成的多导体传输线 117

5.3.1矩量（Method of Moments MoM）技术 117

5.3.1.1印制电路板的应用 122

5.3.1.2耦合微带线的应用 129

5.3.1.3耦合带状线的应用 134

5.4有限差分技术 137

5.5有限元技术 140

习题 145

参考文献 146

6双导体传输线的频域分析 148

6.1频域传输线方程 148

6.2无耗传输线的通解 149

6.2.1反射系数和输入阻抗 150

6.2.2终端电压和电流的解 152

6.2.3无耗传输线的SPICE （PSPICE）求解 154

6.2.4电压和电流作为传输线上位置的函数 156

6.2.5匹配和电压驻波比VSWR 158

6.2.6无耗传输线上的功率流 158

6.3有耗传输线的通解 159

6.3.1低耗线近似 161

6.4传输线集总电路近似模型 164

6.5传输线的双端口表征 168

6.5.1 6.51链参数 168

6.5.2突变非均匀传输线的链参数矩阵近似 170

6.5.3 Z和Y参数 171

习题 173

7多导体传输线的频域分析 176

7.1频域多导体传输线方程 176

7.2 n+1导体传输线的通解 177

7.2.1 MTL方程通过相似变换解耦 177

7.2.2各类传输线的解 181

7.2.2.1 置于有耗、均匀介质中的理想导体 182

7.2.2.2 置于有耗、均匀介质中的有耗导体 183

7.2.2.3置于无耗、非均匀介质中的理想导体 185

7.2.2.4一般情况：置于有耗、非均匀介质中的有耗导体 186

7.2.2.5循环对称结构 186

7.3结合终端条件 190

7.3.1广义戴维南等值 190

7.3.2广义诺顿等值 191

7.3.3混合形式 192

7.4集总电路近似形式 193

7.5 2n端口表征 195

7.5.1频域MTL方程的状态变量方程类比 195

7.5.2传输线的2n端口链参数矩阵表征 197

7.5.3链参数矩阵的性质 198

7.5.4非均匀传输线的链参数矩阵近似 201

7.5.5阻抗和导纳参数矩阵特性 201

7.6功率流和反射系数矩阵 204

7.7计算实例和实验结果 207

7.7.1带状电缆 207

7.7.2印制电路板 209

习题 212

参考文献 214

8双导体传输线时域分析 216

8.1无耗传输线的解 217

8.1.1波形跟踪和反射系数 217

8.1.2级数解和差分算子 225

8.1.3特征线法和传输线双端口模型 228

8.1.4无耗传输线的SPICE （PSPICE）解 231

8.1.5拉普拉斯变换解 233

8.1.5.1具有容性和感性负载的传输线 234

8.1.6传输线的集总电路近似模型 236

8.1.6.1在时域中传输线何时可以视为电气短线 237

8.1.7时域频域（TDFD）变换法 238

8.1.8时域有限差分（FDTD）法 240

8.1.8.1魔幻时间步长 244

8.1.9信号完整性匹配 249

8.1.9.1何时需要匹配 251

8.1.9.2传输线的不连续效应 252

8.2损耗处理 258

8.2.1频率相关损耗的表征 259

8.2.1.1介质中的损耗 259

8.2.1.2导体损耗和集肤效应损耗 260

8.2.1.3频率相关损耗的卷积 263

8.2.2时域频域（TDFD）变换法 267

8.2.3时域有限差分（FDTD）法 267

8.2.3.1包含频率无关的损耗 267

8.2.3.2包含频率相关的损耗 269

8.2.3.3函数的Prony表征法 272

8.2.3.4递归卷积 275

8.2.3.5一个实例：高损耗传输线 277

8.2.3.6 FDTD误差的修正 280

8.2.4集总参数电路近似 283

8.2.5传输线宏模型建模 285

8.2.6 Pade法表征时域中频率相关函数 287

习题 292

参考文献 297

9多导体传输线时域分析 300

9.1无耗传输线的解 300

9.1.1 MTL的递归解 300

9.1.2 MTL方程的解耦 303

9.1.2.1均匀介质中的无耗传输线 305

9.1.2.2非均匀介质中的无耗传输线 306

9.1.2.3使用SPICE程序结合终端条件 307

9.1.3集总电路近似形式 311

9.1.4时域频域（TDFD）变换法 312

9.1.5时域有限差分（FDTD）法 312

9.1.5.1在FDTD分析中包含动态和/或非线性终端 313

9.2损耗处理 317

9.2.1时域频域（TDFD）变换法 319

9.2.2集总电路近似形式 319

9.2.3时域有限差分（FDTD）法 319

9.2.4有耗MTL的广义特征线法 320

9.2.5模型降阶方法 327

9.2.5.1矩阵指数的Pade逼近 328

9.2.5.2渐近波形估计（AWE） 330

9.2.5.3复跳频（CFH） 331

9.2.5.4向量拟合 332

9.3计算和实验结果 335

9.3.1带状电缆 336

9.3.2印制电路板 339

习题 342

参考文献 345

10 3导体传输线的解析（符号）解 349

10.1均匀介质中频域的解析解 352

10.1.1电感性和电容性耦合 356

10.1.2共模阻抗耦合 357

10.2均匀介质中时域的解析解 359

10.2.1直接解 360

10.2.2弱耦合传输线 362

10.2.3电感性和电容性耦合 363

10.2.4共模阻抗耦合 365

10.3计算和实验结果 366

10.3.1 3导线带状电缆 366

10.3.2 3导体印制电路板 368

习题 370

参考文献 372

11入射场激励的双导体传输线 373

11.1入射场激励的传输线方程的导出 373

11.1.1电源的等值形式 377

11.2频域解 377

11.2.1传输线方程的解 378

11.2.2激励源的简化形式 381

11.2.3结合传输线终端 383

11.2.4传输线的均匀平面波激励 386

11.2.4.1几个特例 388

11.2.4.2位于接地平面以上的单个导体 391

11.2.5矩量法计算结果的比较 393

11.3时域解 396

11.3.1拉普拉斯变换法 396

11.3.2传输线的均匀平面波激励 400

11.3.3 SPICE等值电路 403

11.3.4时域频域（TDFD）变换法 404

11.3.5时域有限差分（FDTD）法 406

11.3.6计算结果 410

习题 413

参考文献 413

12入射场激励的多导体传输线 415

12.1入射场激励的多导体传输线方程的导出 415

12.1.1激励源的等效形式 419

12.2频域解 421

12.2.1 MTL方程的解 422

12.2.2激励源的简化形式 422

12.2.3结合终端条件的解 425

12.2.3.1均匀介质中的无耗传输线 426

12.2.4集总参数电路的近似形式 428

12.2.5均匀平面波激励的传输线 428

12.3时域解 432

12.3.1多导体传输线方程的解耦 433

12.3.2 SPICE等值电路 437

12.3.3集总参数电路近似形式 440

12.3.4时域频域（TDFD）变换法 441

12.3.5时域有限差分（FDTD）法 442

12.4计算结果 445

习题 448

参考文献 448

13传输线网络 450

13.1无耗传输线网络的SPICE模型 451

13.2集总参数电路近似模型 453

13.3 2n端口导纳参数或阻抗参数模型 454

13.4 BLT方程 462

13.5时域行波直接解 468

13.6多导体传输线分析方法归纳 471

习题 472

参考文献 472

作者关于传输线方面的出版物 474

附录A计算机程序介绍 482

A.1单位长度参数计算程序 483

A.1.1宽间隔导线类导体：WIDESEP.FOR 483

A.1.2带状电缆：RIBBON.FOR 484

A.1.3印制电路板：PCB.FOR 486

A.1.4耦合微带线结构：MSTRP.FOR 487

A.1.5耦合带状线结构 489

A.2频域分析 489

A.2.1一般情况：MTL.FOR 489

A.3时域分析 490

A.3.1时域频域变换：TIMEFREQ.FOR 490

A.3.2 Branin方法扩展到多导体传输线：BRAN.FOR 490

A.3.3时域有限差分法——无耗传输线：FINDIF.FOR 490

A.3.4时域有限差分法——有耗传输线：FDTDLOSS.FOR 491

A.4 SPICE/PSPICE子电路生成程序 491

A.4.1一般解，无耗传输线：SPICEMTL.FOR 491

A.4.2集总参数Pi型电路，无耗传输线：SPICELPI.FOR 491

A.4.3电感一电容耦合模型：SPICELC.FOR 492

A.5入射场激励 492

A.5.1频域程序：INCIDENT.FOR 492

A.5.2 SPICE/PSPICE子电路模型：SPICEINC.FOR 493

A.5.3时域有限差分（FDTD）模型：FDTDINC.FOR 494

参考文献 494

附录B SPICE （PSPICE）指南 495

B.1创建SPICE或PSPICE程序 496

B.2电路描述 496

B.3执行语句 499

B.4输出语句 500

B.5举例 502

B.6子电路模型 505

参考文献 505