Analysis of Multiconductor Transmission Lines pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Paul, Clayton R.

出品人:

页数:780

译者:

出版时间:2007-10

价格:1658.00元

装帧:

isbn号码:9780470131541

丛书系列:

图书标签:

• 教材
• Transmission Lines
• Multiconductor
• Electromagnetics
• Circuit Analysis
• High-Frequency
• Signal Integrity
• Power Integrity
• Microwave Engineering
• RF Engineering
• Impedance Matching

《多芯体传输线分析》图书简介 聚焦电磁场理论、信号完整性与高速电路设计的前沿探索 本书是一部全面深入探讨多芯体传输线（Multiconductor Transmission Lines, MTLs）的理论基础、建模方法、仿真技术以及在现代高速电子系统中的实际应用的专著。我们旨在为高频电路设计工程师、通信系统架构师、微电子研究人员以及相关专业的学生提供一个既扎实又实用的技术参考框架，以应对当前电子设备中日益严峻的信号完整性（Signal Integrity, SI）、电源完整性（Power Integrity, PI）和电磁兼容性（Electromagnetic Compatibility, EMC）挑战。 本书的结构设计遵循从基本电磁理论到复杂系统集成的逻辑递进路线，确保读者能够系统地构建对MTLs现象的深刻理解。 --- 第一部分：基础理论与电磁场背景（Fundamental Theory and Electromagnetic Context） 本部分为后续高级分析奠定坚实的理论基础，重点回顾并深化了理解MTLs所必需的电磁场和电路理论知识。 第一章：电磁场基础回顾 本章首先回顾麦克斯韦方程组在时域和频域中的形式，并针对传输线环境下的应用进行简化和修正。我们将详细讨论横向电磁场（TEM）假设的适用性、准-TEM（Quasi-TEM）模式的特性，以及当导体几何形状或介质特性发生变化时非TEM模式（如TM和TE模式）的出现及其影响。重点分析了特性阻抗、传播常数和损耗的物理意义，并引入了史密斯圆图在分析无损和有损传输线系统中的应用。 第二章：单线传输线建模的局限性与多线系统的引入 虽然单线传输线（如同轴线、微带线）的分析已相对成熟，但本章阐明了在多芯体系统中，线间耦合效应的不可忽略性。我们将通过耦合系数、互感和互容的概念，正式引出多芯体系统的必要性。讨论了分布参数模型（Distributed Parameter Model）的构建基础，包括每单位长度的电阻 $R'$、电感 $L'$、电导 $G'$ 和电容 $C'$ 矩阵（$R', L', G', C'$ 矩阵）。 --- 第二部分：MTL的电路模型与状态空间分析（Circuit Modeling and State-Space Analysis of MTLs） 本部分是全书的核心，聚焦于如何利用矩阵代数和微分方程来精确描述和求解多芯体系统的瞬态和频域响应。 第三章：传输线矩阵方程的推导与求解 详细推导了多芯体传输线系统的状态方程（即耦合的一阶微分方程组）。重点阐述了如何利用特征值分解（Eigenvalue Decomposition）或奇异值分解（Singular Value Decomposition, SVD）来解耦这些矩阵微分方程。通过将系统转化为一组独立的、可解的单线方程，本章展示了精确的时域瞬态响应分析方法，特别是在考虑终端负载和激励源时的动态行为。 第四章：拉普拉斯域与频域分析：ABCD、Y、Z参数 本章将分析的重点转移到频域。系统性地介绍了多芯体传输线在频域中的通用参数表示方法，包括传输矩阵（ABCD参数）、导纳矩阵（Y参数）和阻抗矩阵（Z参数）。详细讨论了这些矩阵的物理意义、相互转换关系以及它们在级联（Cascading）多段传输线时的应用。特别强调了S参数（散射参数）在高速设计和网络分析仪（VNA）测量中的核心地位，以及如何从分布参数矩阵导出S参数。 第五章：耦合效应的量化与隔离度分析 深入分析了线间串扰（Crosstalk）的机理。通过计算互容和互感矩阵的元素，本章量化了前向串扰（Forward Crosstalk）和后向串扰（Backward Crosstalk）的强度。引入了“能量隔离度”（Isolation）的概念，并探讨了通过优化线间距、介质材料和返回路径设计来最小化耦合效应的策略。 --- 第三部分：先进建模技术与仿真工具（Advanced Modeling Techniques and Simulation） 本部分关注将理论模型应用于实际的复杂结构，并介绍现代仿真和建模方法的实用性。 第六章：非均匀与时变传输线（Non-Uniform and Time-Varying Lines） 实际PCB和封装中的传输线往往不是理想均匀的。本章处理了阻抗突变（如过孔、连接器、焊盘引起的）和介质常数变化对MTLs响应的影响。引入了有限差分时域法（FDTD）和传输线矩阵法（TLM）等数值方法在处理这类几何复杂性时的优势。 第七章：基于瞬间模型的近似（Moment Methods and Lumped Approximations） 对于包含大量元器件（如芯片封装、连接器）的复杂互连，分布参数模型可能计算量过大。本章介绍了如何通过等效电路模型（如Pi模型、T型模型）对局部区域进行准确的集总化（Lumped）近似。讨论了如何利用Pade逼近（Pade Approximation）或有理函数拟合（Rational Function Fitting）将高阶的S参数转换为低阶的等效电路模型，以便在电路仿真器（如SPICE）中进行快速仿真。 第八章：返回路径与电源完整性（Return Path and Power Integrity） 在多芯体系统中，信号线和返回路径（通常是地平面或电源层）的耦合是决定信号完整性的关键。本章将返回路径视为另一个重要的传输线模态进行分析。探讨了平面结构（Planes）如何形成一个大型的、低阻抗的返回网络，以及环路电感（Loop Inductance）和平面谐振如何影响信号边沿的质量和电源噪声（SSN/SSO）。 --- 第四部分：实际应用与设计考量（Practical Applications and Design Considerations） 本部分将理论知识与高速数字和射频系统的设计实践相结合。 第九章：高速数字系统中的信号完整性设计 本章聚焦于串扰的抑制和时序裕度的保持。讨论了端接技术（Terminations）在抑制反射和串扰中的作用，包括串联、并联和AC端接。分析了在背板（Backplane）和高密度互连（HDI）结构中MTLs串扰的实际影响，并提供了基于矩阵分析的设计准则。 第十章：电磁兼容性（EMC）与屏蔽设计 从MTL的耦合角度审视了辐射发射（EMI）的来源。分析了不平衡电流、不连续的返回路径如何导致传输线充当有效的发射天线。本章详细介绍了屏蔽（Shielding）技术，包括外部屏蔽壳体和线对屏蔽，以及如何利用 MT Ls 的矩阵参数来预测系统的辐射强度和抗扰度。 附录：矩阵代数在传输线分析中的实用工具 提供详尽的矩阵运算规则、特征值求解的数值稳定性讨论，以及如何高效地在标准工程软件环境中实现上述矩阵模型的编程求解。 --- 目标读者： 资深电子工程师、电磁兼容专家、通信设备研发人员、微波与射频工程师，以及从事集成电路封装与PCB设计的高级技术人员。 本书特色： 本书不仅停留在传统的电压/电流波概念，而是完全基于严谨的分布参数矩阵理论展开，提供了一种统一且可扩展的框架，能够处理任意数量导体、任意介质和复杂几何形状下的瞬态和频域响应。内容深入浅出，理论推导严密，兼顾了对现代高速系统设计问题的直接指导意义。

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