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對特性阻抗的深度解析

DIri_ALIFPGA ? 2018-01-24 17:03 ? 次閱讀

特性阻抗:又稱“特征阻抗”,它不是直流電阻,屬于長線傳輸中的概念。在高頻范圍內,信號傳輸過程中,信號沿到達的地方,信號線和參考平面(電源或地平面)間由于電場的建立,會產生一個瞬間電流,如果傳輸線是各向同性的,那么只要信號在傳輸,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?shù)倪^程中,如果傳輸路徑上的特性阻抗發(fā)生變化,信號就會在阻抗不連續(xù)的結點產生反射。影響特性阻抗的因素有:介電常數(shù)、介質厚度、線寬、銅箔厚度。

現(xiàn)象類比:運輸線的糟糕路況(類似傳輸線里的特性阻抗)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,等于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、外直徑大小及導體間介質的介電常數(shù)有關,而與工作頻率傳輸線所接的射頻器件以及傳輸線長短無關。也就是說,射頻傳輸線各處的電壓和電流的比值是一定的,特征阻抗是不變的。

目前無線通信系統(tǒng)射頻器件有兩種特性阻抗,一種是50W,用于軍用微波、GSM、WCDMA等系統(tǒng);另一種是75W,用于有線電視系統(tǒng),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,特性阻抗會漸近于固定值。

例如同軸線將會是50或75歐姆;而雙絞線(用于電話及網絡通訊)將會是100歐姆(在高于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。粗纜適用于比較大型的局部網絡,它的標準距離長、可靠性高。由于安裝時不需要切斷電纜,因此可以根據(jù)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(fā)器和收發(fā)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,但由于安裝過程要切斷電纜,兩頭須裝上基本網絡連接頭(BNC),然后接在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(fā)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 用于電視系統(tǒng)。(75歐)

RG-62 用于ARCnet網絡和IBM3270網絡。(93歐)

特性阻抗與材料相對介電常數(shù)絕緣內外徑等因素有關。

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原文標題:特性阻抗

文章出處:【微信號:ALIFPGA,微信公眾號:FPGA極客空間】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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