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特性阻抗

鎖定
特性阻抗:又稱“特徵阻抗”,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,信號線和參考平面(電源或地平面)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。
中文名
特性阻抗
外文名
Characteristic Impedance
特    點
不是直流電阻
別    名
特徵阻抗

特性阻抗類比説明

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。這就説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V/I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。也就是説,射頻傳輸線各處的電壓和電流的比值是一定的,特徵阻抗是不變的。
無線通信系統射頻器件有兩種特性阻抗,一種是50Ω用於軍用微波、GSM、WCDMA等系統;另一種是75Ω,用於有線電視系統,一般應用較少。 [1] 

特性阻抗測量方法

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。

特性阻抗測量單位

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)。
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,這是運行中的以太網所發生的最常見故障之一。 [2] 

特性阻抗影響因素

所謂特性阻抗意思是由線路本身特性決定的阻抗,詳細如下:線路阻抗會由幾個要素決定:線寬,銅厚,介電層厚度。PCB一旦設計好,理論上每根線路的阻抗都是確定的,因為上述幾個要素已被確定。但由於製作工藝的影響,線寬的變異,銅厚的變化,介電層厚度的控制,都會導致阻抗發生改變。 [3] 

特性阻抗國內標準

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 用於電視系統。(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。
參考資料
  • 1.    阮成禮. 懸置共面波導的特性阻抗[J]. 電子科技大學學報, 1999, 28(1):32-36.
  • 2.    林為幹, 鍾祥禮. 傳輸線特性阻抗的一個新計算方法[J]. 物理學報, 1963, 19(4):249-258.
  • 3.    楊爭光, 蘇東林, 呂善偉. 矩形截面帶狀雙線傳輸線特性阻抗分析[J]. 電子測量技術, 2006, 29(1):9+11.