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深度解析特性阻抗

发布时间:2018-01-25 来源:FPGA极客空间 责任编辑:lina

【导读】特性阻抗:又称“特征阻抗”,它不是直流电阻,属于长线传输中的概念。在高频范围内,信号传输过程中,信号沿到达的地方,信号线和参考平面(电源或地平面)间由于电场的建立,会产生一个瞬间电流,如果传输线是各向同性的,那么只要信号在传输,就始终存在一个电流I,而如果信号的输出电平为V,在信号传输过程中,传输线就会等效成一个电阻,大小为V/I,把这个等效的电阻称为传输线的特性阻抗Z。


信号在传输的过程中,如果传输路径上的特性阻抗发生变化,信号就会在阻抗不连续的结点产生反射。影响特性阻抗的因素有:介电常数、介质厚度、线宽、铜箔厚度。
 
现象类比:运输线的糟糕路况(类似传输线里的特性阻抗)会影响运输车队的速度,路越窄,路的阻碍作用越大(特性阻抗大,通过的无线电波能量就小);路越宽、路况越好,通过的车队速度越快(通过的无线电波能量越多)。假若一段路况特别好,另一段路况特别差,从路况好的路段进入差的路段,车队就需要放慢速度。这就说明两段路的路况不匹配(阻抗不匹配)。
 
 
特性阻抗是射频传输线影响无线电波电压、电流的幅值和相位变化的固有特性,等于各处的电压与电流的比值,用表示。在射频电路中,电阻、电容、电感都会阻碍交变电流的流动,合称阻抗。电阻是吸收电磁能量的,理想电容和电感不消耗电磁能量。阻抗合起来影响无线电波电压、电流的幅值和相位。同轴电缆的特性阻抗和导体内、外直径大小及导体间介质的介电常数有关,而与工作频率传输线所接的射频器件以及传输线长短无关。也就是说,射频传输线各处的电压和电流的比值是一定的,特征阻抗是不变的。
 
目前无线通信系统射频器件有两种特性阻抗,一种是50W,用于军用微波、GSM、WCDMA等系统;另一种是75W,用于有线电视系统,一般应用较少。
 
 
测量方法
 
测量特性阻抗时,可在电缆的另一端用特性阻抗的等值电阻终接,其测量结果会跟输入信号的频率有关。
 
测量单位
 
特性阻抗的测量单位为欧姆。在高频段频率不断提高时,特性阻抗会渐近于固定值。
 
例如同轴线将会是50或75欧姆;而双绞线(用于电话及网络通讯)将会是100欧姆(在高于1MHz时)。
 
粗同轴电缆与细同轴电缆是指同轴电缆的直径大还是小。粗缆适用于比较大型的局部网络,它的标准距离长、可靠性高。由于安装时不需要切断电缆,因此可以根据需要灵活调整计算机的入网位置。但粗缆网络必须安装收发器和收发器电缆,安装难度大,所以总体造价高。相反,细缆安装则比较简单,造价低,但由于安装过程要切断电缆,两头须装上基本网络连接头(BNC),然后接在T型连接器两端,所以当接头多时容易产生接触不良的隐患,这是目前运行中的以太网所发生的最常见故障之一。

国内标准
 
计算机网络一般选用RG-8以太网粗缆和RG-58以太网细缆。(50欧)
 
RG-59 用于电视系统。(75欧)
 
RG-62 用于ARCnet网络和IBM3270网络。(93欧)
 
特性阻抗与材料相对介电常数绝缘内外径等因素有关。
 







 
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