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射频系统中的50欧姆特性阻抗详细介绍

消耗积分:1 | 格式:pdf | 大小:0.08 MB | 2020-07-06

杨福林

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  射频行业里,经常会听到一些说法,这根电缆的特性阻抗是50欧姆,这条微带线的特性阻抗是50欧姆等等。此时很多初学者或者行业外的人就范嘀咕了: “什么??导线的“阻抗”有50欧姆?那这根导线的质量也太差了吧!” “什么??一米长“阻抗”为50欧姆的微波电缆要500rmb??你在逗我吗?” …… 没错,射频单盘中的信号走线大多是“特性阻抗”为50欧姆的微带线;一根一米长,可以传输最高频率为20GHZ信号的50欧姆要500rmb。造成这些误解的原因,我们要区分两个物理量:一个是“阻抗”;一个是“特性阻抗”。后者相对前者多了“特性”二字。 “阻抗”表示导体对电流阻碍作用的大小。导体的电阻越大,表示导体对电流的阻碍作用越大。电阻的单位是欧姆。 “特性阻抗”,是射频传输线影响高频电波电压、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,特性阻抗的单位也是欧姆。要理解“特性阻抗”的概念,我们先要弄清楚什么是传输线。简单的说,传输线就是能够传输信号的连接线。电源线,视频线,USB连接线,PCB板上的走线,都可以称为传输线。如果传输线上传输的信号是低频信号,假设是1KHz,那么信号的波长就是300公里(假设信号速度为光速),即使传输线的长度有1米长,相对于信号来说还是很短的,传输线对信号的幅度和相位影响是很小的。但是对于高速信号来说,假设信号频率提高到300MHz,信号波长就减小到1米,这时候1米的传输线和信号的波长已经完全可以比较,在传输线上就会存在波动效应,在传输线上的不同点上的电压电流就会不同。在这种情下,我们就不能忽略传输线对信号造成的影响。传输线相对信号来说就是一段线,我们要用长线传输里的理论来解决问题。在传输线是长线的前提下,传输线的模型不再是一根阻抗很低的导线模型,而是分布参数网络。如图1所示,传输线经常用双线来示意,图1中无穷小长度△z的一段线可以模拟为图2中的一个集总元件电路,其中R,L,G,C为单位长度的量,定义如下: R表示单位长度的串联电阻,单位为Ω/M L表示单位长度的串联电感,单位为H/M G表示单位长度的并联电导,单位为S/M C表示单位长度的并联电容,单位为F/M

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