特性阻抗

特性阻抗

特性阻抗:又称“特徵阻抗”,它不是直流电阻,属于长线传输中的概念。在高频範围内,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。

    • 中文名:特性阻抗
    • 外文名:CharacteristicImpedance
    • 又称:特徵阻抗
    • 特点:不是直流电阻
    • 属于:长线传输

类比说明

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,特徵阻抗是不变的。

无线通信系统射频器件有两种特性阻抗,一种是50Ω用于军用微波、GSM、WCDMA等系统;另一种是75Ω,用于有线电视系统,一般套用较少。

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(用于电话及网路通讯)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路,它的标準距离长、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。但粗缆网路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,两头须装上基本网路连线头(BNC),然后接在T型连线器两端,所以当接头多时容易产生接触不良的隐患,这是运行中的乙太网所发生的最常见故障之一。

影响因素

所谓特性阻抗意思是由线路本身特性决定的阻抗,详细如下:线路阻抗会由几个要素决定:线宽,铜厚,介电层厚度。PCB一旦设计好,理论上每根线路的阻抗都是确定的,因为上述几个要素已被确定。但由于製作工艺的影响,线宽的变异,铜厚的变化,介电层厚度的控制,都会导致阻抗发生改变。

国内标準

计算机网路一般选用RG-8乙太网粗缆和RG-58乙太网细缆。(50欧)

RG-59 用于电视系统。(75欧)

RG-62 用于ARCnet网路和IBM3270网路。(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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