讯号线特性阻抗相关知识
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特性阻抗假设一根完美电缆无限延伸,在发射端的频率阻抗称为 "特性阻抗"。
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.. 特性阻抗的测量单位为奥姆(Ohm or Ω).在高频率一路提高时, 特性阻抗会渐近于固定值. 例如同轴线将会是50或75奥姆. 而对绞线(用于电话及网络通讯)将会是100奥姆(在高于1MHz时).远端串音串音是. 远程串音是在远程测量对绞线的输入端及接收间的噪声强度. 串音的单位是分贝(decibel or dB). 当电缆是由多对芯线组成时, 不同对绞线的组合也需要测量.衰减当信号由发生品通过电缆, 电线制品或其它零件到逹接收器前都会被减弱. 衰减便是测量这减弱的大小. 而这是信号强度在输入点和接收点的比例. 单位会是分贝(decibel or dB).近端串音近端串音是由近端测量输入端及接收间的噪声. 远程串音是在远程测量两对绞线的结果. 串音的单位是dB 当电缆是由多对芯线组成时, 不同对绞线组合也需要测量.延时为信号由导体的近端到逹远程的时间. 单位是十亿分之一秒(nanosecond or ns)电缆内所.有信号对都需加以测量延时差是指信号通过不同对线到逹时间的差异, 单位同样是十亿分之一秒. 而这经常是由延时结果中经常分析及计算得出回授损失回授损失是指待测物(电缆, 讯号源, 接收器或其它)的阻抗与标准阻抗的差距比 (这代表了讯)号反射的强度, 完美的匹配Return Loss Return Loss是无限大反应时间 (频宽)反应时间是测试对绞线或平衡在线的分差讯号(包括测试设备), 当数字讯号讯达到100%或0%这两个最高及最低点的时候, 在半时钟传输数字讯号会为喻为1及0来的.当我们使用TDR来测试反应时间时候, 应将时段的幅度调整得较为傻化, 这在测读取数据时更为准确. 在一般测试里头都是设定为20%及80%的幅度及波型平均化后来得出更稳定的数字.。
什么是特性阻抗特性阻抗的说明特性阻抗又称特征阻抗,它不是直流电阻,属于长线传输中的概念。
那么你对特性阻抗了解多少呢?以下是由店铺整理关于什么是特性阻抗的内容,希望大家喜欢!特性阻抗的简介在高频范围内,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。
影响特性阻抗的因素有:介电常数、介质厚度、线宽、铜箔厚度。
特性阻抗的类比说明现象类比: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,特征阻抗是不变的。
目前无线通信系统射频器件有两种特性阻抗,一种是50W,用于军用微波、GSM、WCDMA等系统;另一种是75W,用于有线电视系统,一般应用较少。
特性阻抗的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。
传输线的特性阻抗分析传输线是用于信号传输的电路元件,常见于通信系统、电子设备和电源系统等。
它的主要功能是传输高频信号,并且具有一定的特性阻抗。
特性阻抗是指传输线上单位长度所具有的电阻和电感之比,通常用Ω/米表示。
特性阻抗的分析是研究传输线电学特性的重要方面,下面将从分析传输线的基本结构、传输线上的电路模型以及特性阻抗的计算等方面进行详细介绍。
1.传输线的基本结构:传输线由两个导体(通常为金属)构成,它们之间由绝缘材料(如聚乙烯、聚氯乙烯等)隔开。
传输线可以分为两种类型:平衡传输线(例如双线)和非平衡传输线(例如同轴电缆)。
平衡传输线中的两个导体具有相同的电压和相反的电流,而非平衡传输线中的两个导体之间既有电压差也有电流流过。
2.传输线上的电路模型:为了分析传输线的电学特性,可以将传输线建模为电路模型。
常见的电路模型有两类:长线模型和短线模型。
(1)长线模型:适用于高频信号传输或信号传输距离较长的情况。
长线模型主要包括电感、电容和电阻等参数,并考虑信号的衰减、延迟和反射等效应。
(2)短线模型:适用于低频信号传输或信号传输距离较短的情况。
短线模型主要包括电阻、电感、电容和传输线的长度等参数。
3.特性阻抗的计算:特性阻抗可通过以下公式进行计算:Zc=√(L/C)其中,Zc表示特性阻抗,L表示单位长度的电感,C表示单位长度的电容。
特性阻抗的计算是传输线分析的基础,对传输线上的信号传输和匹配非常重要。
4.特性阻抗的影响因素:特性阻抗与传输线的几何形状、材料选择以及传输线的参数有关。
传输线的几何形状主要包括导体的直径、导体间的距离等。
材料选择主要指导体和绝缘材料的特性,如电导率、介电常数等。
传输线的参数包括电感、电容等。
这些因素都会对特性阻抗产生影响。
总结起来,传输线的特性阻抗分析是研究传输线电学特性的重要方面。
通过分析传输线的基本结构、电路模型以及特性阻抗的计算,我们可以深入了解传输线的工作原理,并根据特性阻抗进行传输线的设计和匹配。
特性阻抗假设一根均匀电缆无限延伸,在发射端的在某一频率下的阻抗称为“特性阻抗”。
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。
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英文名称:impedance[编辑本段]阻抗定义在具有电阻、电感和电容的电路里,对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。
阻抗常用Z表示.,是一个复数,实部称为电阻,虚部称为电抗,其中电容在电路中对交流电所起的阻碍作用称为容抗,电感在电路中对交流电所起的阻碍作用称为感抗,电容和电感在电路中对交流电引起的阻碍作用总称为电抗。
阻抗的单位是欧。
在直流电中,物体对电流阻碍的作用叫做电阻,世界上所有的物质都有电阻,只是电阻值的大小差异而已。
电阻很小的物质称作良导体,如金属等;电阻极大的物质称作绝缘体,如木头和塑料等。
还有一种介于两者之间的导体叫做半导体,而超导体则是一种电阻值等于零的物质。
但是在交流电的领域中则除了电阻会阻碍电流以外,电容及电感也会阻碍电流的流动,这种作用就称之为电抗,意即抵抗电流的作用。
电容及电感的电抗分别称作电容抗及电感抗,简称容抗及感抗。
它们的计量单位与电阻一样是欧姆,而其值的大小则和交流电的频率有关系,频率愈高则容抗愈小感抗愈大,频率愈低则容抗愈大而感抗愈小。
此外电容抗和电感抗还有相位角度的问题,具有向量上的关系式,因此才会说:阻抗是电阻与电抗在向量上的和。
对于一个具体电路,阻抗不是不变的,而是随着频率变化而变化。
在电阻、电感和电容串联电路中,电路的阻抗一般来说比电阻大。
也就是阻抗减小到最小值。
在电感和电容并联电路中,谐振的时候阻抗增加到最大值,这和串联电路相反。
在音响器材中,扩音机与喇叭的阻抗多设计为8欧姆,因为在这个阻抗值下,机器有最佳的工作状态。
其实喇叭的阻抗是随着频率高低的不同而变动的,喇叭规格中所标示的通常是一个大略的平均值,现在市面上的产品大都是四欧姆、六欧姆或八欧姆。
电缆阻抗及特性阻抗一般疑问术语音频:人耳可以听到的低频信号。
范围在20-20kHz。
视频:用来传诵图象的高频信号。
图象信号比声音复杂很多,所以它的带宽(范围)也大过音频很多,少说也有0-6MHz。
射频:可以通过电磁波的形式想空中发射,并能够传送很远的距离。
射频的范围要宽很多,10k-3THz(1T=1024G)。
电缆的阻抗本文准备解释清楚传输线和电缆感应的一些细节,只是此课题的摘要介绍。
如果您希望很好地使用传输线,比如同轴电缆什么的,就是时候买一本相关课题的书籍。
什么是理想的书籍取决于您物理学或机电工程,当然还少不了数学方面的底蕴。
什么是电缆的阻抗,什么时候用到它,首先要知道的是某个导体在射频频率下的工作特性和低频下大相径庭。
当导体的长度接近承载信号的1/10波长的时候,good o1风格的电路分析法则就不能在使用了。
这时该轮到电缆阻抗和传输线理论粉墨登场了。
传输线理论中的一个重要的原则是源阻抗必须和负载阻抗相同,以使功率转移达到最大化,并使目的设备端的信号反射最小化。
在现实中这通常意味源阻抗和电缆阻抗相同,而且在电缆终端的接收设备的阻抗也相同。
电缆阻抗是如何定义的,电缆的特性阻抗是电缆中传送波的电场强度和磁场强度之比。
(伏特/米)/(安培/米)=欧姆欧姆定律表明,如果在一对端子上施加电压(E),此电路中测量到电流(I),则可以用下列等式确定阻抗的大小,这个公式总是成立:Z = E / I无论是直流或者是交流的情况下,这个关系都保持成立。
特性阻抗一般写作Z0(Z零)。
如果电缆承载的是射频信号,并非正弦波,Z0还是等于电缆上的电压和导线中的电流比。
所以特性阻抗由下面的公式定义: Z0 = E / I电压和电流是有电缆中的感抗和容抗共同决定的。
所以特性阻抗公式可以被写成后面这个形式:其中R=该导体材质(在直流情况下)一个单位长度的电阻率,欧姆G=单位长度的旁路电导系数(绝缘层的导电系数),欧姆j=只是个符号,指明本项有一个+90'的相位角(虚数)π=3.1416L=单位长度电缆的电感量c=单位长度电缆的电容量注:线圈的感抗等于XL=2πfL,电容的容抗等于XC=1/2πfL。
信号传输线及其特性阻抗高华东随着电子产品小型化、数字化、高频化和多功能化等的快速发展与进步,作为电子产品中电气的互连件—PCB中的导线的作用,已不仅只是电流流通与否的问题,而且是作为“传输线”的作用。
也就是说,对于高频信号或高速数字信号的传输用的PCB之电气测试,不仅要测试线路的“通”、“断”、“短路”等是否合乎要求,而且还要其“特性阻抗值”是否合乎要求,只有这两方面都“合格”了,PCB才符合允收性。
1 信号传输线的提出1.1 信号传输线的定义这是为了区别常规导线而提出的名称。
按IPC-2141的3.4.4条的定义:“当信号在PCB 导线中传输时,若导线的长度接近信号波长的1/7,此时的导线便成为信号传输线”了。
有的文献认为,导线的长度接近波长的1/10时,应按信号传输线处理。
显然,后者更严格(显得‘过分’),但大多数人认定为前者。
大家知道,电流通过导体时,会受到一个“阻力”,在直流电中是电阻,符合欧姆定律。
即:R=V/I在交流电中的“阻力”是由“电阻”、“感抗”和“容抗”的综合结果,即:Z=〔R2+(X L-X C)2〕1/21.2信号传输线的判断元件有很高频率信号传输,但经过导线传输后,频率下降(时间延迟)了,导线越长,时间延长越厉害,当导线的长度接近于波长时,或信号速度(频率)提高到某一范围时,传输的信号便会出现明显的“失真”。
⑴高频信号的传输。
假设:(一)元件的信号传输频率f=10MH Z,导线L=50cm,则C=f*λλ= C/fλ/L= C/f*L=60属于常规导线。
(二)元件的信号传输频率f=1GH Z,导线的长度L=10cm,则λ/L= C/f*L=3不属于常规导线,应进行特性阻抗值控制的传输线。
⑵脉冲信号的传输。
在数字电路中从“0”到“1”的上升时间t r是很短的.但可用下面公式来计算频率f max:f max=0.35/t r假设:元件的上升时间t r是=2ns,则f max=0.35/t r=175 MH ZL= C/( f max*7)=24.5 cm当导线长度≥24.5 cm时,应作为信号传输线处理。
什么是特性阻抗,什么叫特性阻抗特征阻抗(也有人称特性阻抗),它是在甚高频、超高频范围内的概念,它不是直流电阻。
属于长线传输中的概念。
在信号的传输过程中,在信号沿到达的地方,信号线和参考平面(电源平面或地平面)之间由于电场的建立,就会产生一个瞬间的电流,如果传输线是各向同性的,那么只要信号在传输,就会始终存在一个电流I,而如果信号的输出电平为V,则在信号传输过程中(注意是传输过程中),传输线就会等效成一个电阻,大小为V/I,我们把这个等效的电阻称为传输线的特征阻抗(characteristic Impedance)Z。
要格外注意的是,这个特征阻抗是对交流(AC)信号而言的,对直流(DC)信号,传输线的电阻并不是Z,而是远小于这个值。
信号在传输的过程中,如果传输路径上的特征阻抗发生变化,信号就会在阻抗不连续的结点产生反射。
传输线的基本特性是特性阻抗和信号的传输延迟,在这里,我们主要讨论特性阻抗。
传输线是一个分布参数系统,它的每一段都具有分布电容、电感和电阻。
传输线的分布参数通常用单位长度的电感L和单位长度的电容C以及单位长度上的电阻、电导来表示,它们主要由传输线的几何结构和绝缘介质的特性所决定的。
分布的电容、电感和电阻是传输线本身固有的参数,给定某一种传输线,这些参数的值也就确定了,这些参数反映着传输线的内在因素,它们的存在决定着传输线的一系列重要特性。
一个传输线的微分线段可以用等效电路描述如下:传输线的等效电路是由无数个微分线段的等效电路串联而成,如下图所示:从传输线的等效电路可知,每一小段线的阻抗都是相等的。
传输线的特性阻抗就是微分线段的特性阻抗。
传输线可等效为:Z0 就是传输线的特性阻抗。
Z0描述了传输线的特性阻抗,但这是在无损耗条件下描述的,电阻上热损耗和介质损耗都被忽略了的,也就是直流电压变化和漏电引起的电压波形畸变都未考虑在内。
实际应用中,必须具体分析。
传输线分类当今的快速切换速度或高速时钟速率的PCB 迹线必须被视为传输线。