深度解析特性阻抗
發(fā)布時(shí)間:2018-01-25 來源:FPGA極客空間 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】特性阻抗:又稱“特征阻抗”,它不是直流電阻,屬于長(zhǎng)線傳輸中的概念。在高頻范圍內(nèi),信號(hào)傳輸過程中,信號(hào)沿到達(dá)的地方,信號(hào)線和參考平面(電源或地平面)間由于電場(chǎng)的建立,會(huì)產(chǎn)生一個(gè)瞬間電流,如果傳輸線是各向同性的,那么只要信號(hào)在傳輸,就始終存在一個(gè)電流I,而如果信號(hào)的輸出電平為V,在信號(hào)傳輸過程中,傳輸線就會(huì)等效成一個(gè)電阻,大小為V/I,把這個(gè)等效的電阻稱為傳輸線的特性阻抗Z。
信號(hào)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(hào)就會(huì)在阻抗不連續(xù)的結(jié)點(diǎn)產(chǎn)生反射。影響特性阻抗的因素有:介電常數(shù)、介質(zhì)厚度、線寬、銅箔厚度。
現(xiàn)象類比:運(yùn)輸線的糟糕路況(類似傳輸線里的特性阻抗)會(huì)影響運(yùn)輸車隊(duì)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(duì)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(jìn)入差的路段,車隊(duì)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(huì)阻礙交變電流的流動(dòng),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(dǎo)體內(nèi)、外直徑大小及導(dǎo)體間介質(zhì)的介電常數(shù)有關(guān),而與工作頻率傳輸線所接的射頻器件以及傳輸線長(zhǎng)短無關(guān)。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(yīng)用較少。
測(cè)量方法
測(cè)量特性阻抗時(shí),可在電纜的另一端用特性阻抗的等值電阻終接,其測(cè)量結(jié)果會(huì)跟輸入信號(hào)的頻率有關(guān)。
測(cè)量單位
特性阻抗的測(cè)量單位為歐姆。在高頻段頻率不斷提高時(shí),特性阻抗會(huì)漸近于固定值。
例如同軸線將會(huì)是50或75歐姆;而雙絞線(用于電話及網(wǎng)絡(luò)通訊)將會(huì)是100歐姆(在高于1MHz時(shí))。
粗同軸電纜與細(xì)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(wǎng)絡(luò),它的標(biāo)準(zhǔn)距離長(zhǎng)、可靠性高。由于安裝時(shí)不需要切斷電纜,因此可以根據(jù)需要靈活調(diào)整計(jì)算機(jī)的入網(wǎng)位置。但粗纜網(wǎng)絡(luò)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(jià)高。相反,細(xì)纜安裝則比較簡(jiǎn)單,造價(jià)低,但由于安裝過程要切斷電纜,兩頭須裝上基本網(wǎng)絡(luò)連接頭(BNC),然后接在T型連接器兩端,所以當(dāng)接頭多時(shí)容易產(chǎn)生接觸不良的隱患,這是目前運(yùn)行中的以太網(wǎng)所發(fā)生的最常見故障之一。
國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)一般選用RG-8以太網(wǎng)粗纜和RG-58以太網(wǎng)細(xì)纜。(50歐)
RG-59 用于電視系統(tǒng)。(75歐)
RG-62 用于ARCnet網(wǎng)絡(luò)和IBM3270網(wǎng)絡(luò)。(93歐)
特性阻抗與材料相對(duì)介電常數(shù)絕緣內(nèi)外徑等因素有關(guān)。
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