深度解析特性阻抗
發布時間:2018-01-25 來源:FPGA極客空間 責任編輯:lina
【導讀】特性阻抗:又稱“特征阻抗”,它不是直流電阻,屬於長線傳輸中的概念。在高頻範圍內,信號傳輸過程中,信號沿到達的地方,信號線和參考平麵(電源或地平麵)間由於電場的建立,會產生一個瞬間電流,如果傳輸線是各向同性的,那麼隻要信號在傳輸,就始終存在一個電流I,而如果信號的輸出電平為V,在信號傳輸過程中,傳輸線就會等效成一個電阻,大小為V/I,把這個等效的電阻稱為傳輸線的特性阻抗Z。
信號在傳輸的過程中,如果傳輸路徑上的特性阻抗發生變化,信號就會在阻抗不連續的結點產生反射。影響特性阻抗的因素有:介電常數、介質厚度、線寬、銅箔厚度。
現象類比:運輸線的糟糕路況(類似傳輸線裏的特性阻抗)會影響運輸車隊的速度,路越窄,路的阻礙作用越大(特性阻抗大,通過的無線電波能量就小);路越寬、路況越好,通過的車隊速度越快(通過的無線電波能量越多)。假若一段路況特別好,另一段路況特別差,從路況好的路段進入差的路段,車隊就需要放慢速度。這就說明兩段路的路況不匹配(阻抗不匹配)。
特性阻抗是射頻傳輸線影響無線電波電壓、電流的幅值和相位變化的固有特性,等於各處的電壓與電流的比值,用表示。在射頻電路中,電阻、電容、電感都會阻礙交變電流的流動,合稱阻抗。電阻是吸收電磁能量的,理想電容和電感不消耗電磁能量。阻抗合起來影響無線電波電壓、電流的幅值和相位。同軸電纜的特性阻抗和導體內、外(wai)直(zhi)徑(jing)大(da)小(xiao)及(ji)導(dao)體(ti)間(jian)介(jie)質(zhi)的(de)介(jie)電(dian)常(chang)數(shu)有(you)關(guan),而(er)與(yu)工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)傳(chuan)輸(shu)線(xian)所(suo)接(jie)的(de)射(she)頻(pin)器(qi)件(jian)以(yi)及(ji)傳(chuan)輸(shu)線(xian)長(chang)短(duan)無(wu)關(guan)。也(ye)就(jiu)是(shi)說(shuo),射(she)頻(pin)傳(chuan)輸(shu)線(xian)各(ge)處(chu)的(de)電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)流(liu)的(de)比(bi)值(zhi)是(shi)一(yi)定(ding)的(de),特(te)征(zheng)阻(zu)抗(kang)是(shi)不(bu)變(bian)的(de)。
目前無線通信係統射頻器件有兩種特性阻抗,一種是50W,用於軍用微波、GSM、WCDMA等係統;另一種是75W,用於有線電視係統,一般應用較少。

測量方法
測量特性阻抗時,可在電纜的另一端用特性阻抗的等值電阻終接,其測量結果會跟輸入信號的頻率有關。
測量單位
特性阻抗的測量單位為歐姆。在高頻段頻率不斷提高時,特性阻抗會漸近於固定值。
例如同軸線將會是50或75歐姆;而雙絞線(用於電話及網絡通訊)將會是100歐姆(在高於1MHz時)。
粗同軸電纜與細同軸電纜是指同軸電纜的直徑大還是小。粗纜適用於比較大型的局部網絡,它的標準距離長、可靠性高。由於安裝時不需要切斷電纜,因此可以根據需要靈活調整計算機的入網位置。但粗纜網絡必須安裝收發器和收發器電纜,安裝難度大,所以總體造價高。相反,細纜安裝則比較簡單,造價低,但由於安裝過程要切斷電纜,兩頭須裝上基本網絡連接頭(BNC),然後接在T型連接器兩端,所以當接頭多時容易產生接觸不良的隱患,這是目前運行中的以太網所發生的最常見故障之一。
國內標準
計算機網絡一般選用RG-8以太網粗纜和RG-58以太網細纜。(50歐)
RG-59 用於電視係統。(75歐)
RG-62 用於ARCnet網絡和IBM3270網絡。(93歐)
特性阻抗與材料相對介電常數絕緣內外徑等因素有關。

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