射频特征阻抗

僤鯓⒐⒋嵵緔 提交于 2019-12-05 07:10:32

Characteris Impendance(特性阻抗,也称为‘特征阻抗’)是我们经常看到并使用自己的术语之一,但非常模糊且难以解释。以下是来自几个不同来源的Characteris Impendance(特性阻抗)的一些定义。 (如果您检查10个不同的来源,您会看到10种不同的描述)。

特性阻抗是电路的阻抗,当连接到任意长度的均匀传输线的输出端子时,导致线路无限长。均匀传输线的特征阻抗或浪涌阻抗(通常写为Z0)是沿线传播的单个波的电压和电流的幅度之比;也就是说,在另一个方向上没有反射的情况下在一个方向上行进的波特征阻抗是信号在传输线上移动时看到的瞬时阻抗。

你能理解这个定义吗 ?如果你已经知道什么是特征阻抗,那将是有道理的。但如果这对你来说是新的,那么这个定义就没有多大意义了。当我第一次看到它时,对我来说就是这样。可能没有任何方法可以通过几行文字来让您清楚地理解这个概念。只是尝试阅读许多不同版本的解释,你会越来越熟悉这个概念,然后你会逐渐发现它的真正含义,即使你仍然很难向其他人解释它。

我的解释也可能只是你从不同来源获得的许多不同解释的一个版本,我不希望只读一遍或两遍我的解释就会让你完全理解特性阻抗的概念。

我们假设你有一个如下所示的电路。

当您应用输入源时,电流表(安培表)和电压表会发生什么?如果你想到你在学校学习物理中学到的东西,答案就很简单。由于电路是开路的(一端断开),你会在安培表(或者电流表)中读到“0”。但是,如果你考虑深层点,并考虑在非常短的时间范围内的情况,如纳米或微微秒间隔。如果你以微微秒级分解时间,你可能会说'我在应用输入源后几皮秒内会看到一些电流和电压,因为电流会从输入源流出并流过射频元件直到它到达电路的末端。当电流到达电路末端时,电流将停止流动。

射频特性阻抗的分析电路

应用上述概念,当您使用越来越长的RF传输元件时,您会越来越长的传输路径上看到电流和电压,因为从电源到达电路末端需要更长的时间。

如果我们假设我们可以将RF传输线元件的长度延长到无限长度,即使电路在末端开路,电流也会永远流动,因为从电流源端到电路末端需要永远的电流。在这种情况下,电流仅在从RF源的源端到末端的一个方向上流动,因为从组件的末端不会有反射。假设反射仅发生在传输线组件的末尾,则信号不会被反射,因为它将花费无限时间(意味着永远不会发生)到达传输线组件的末尾。

如果在这种理想条件下测量电流和电压,可以按如下方式计算阻抗。

Z = V / I.

在这种理想条件下测量的Z(阻抗)称为“特性阻抗”,因为该测量值由RF传输线组件的物理/电气特性(例如,材料,物理尺寸,形状等)确定。

无限长传输线组件分析特性阻抗的概念

当然,实际上你不能建立这种理想的电路,因为你不能制造任何无限长度的射频元件。

所以让我们想一想更实用的方法。 假设您有一个如下所示的电路。 在该电路中,电路未打开,现在它是一个闭合电路,它被标记为Z_L(负载阻抗)的负载闭合。

具有负载阻抗的射频传输系统

假设您只是为负载阻抗设置任意值,您将在安培计和万用表上相应地看到一些值。 但是,在大多数情况下,您在仪表中读取的值与您在上面描述的理想情况下看到的值不同,因为信号的某些部分(源功率)会在RF组件的末尾反射回来。

通过大量的试验和很多运气(?),您可以找到一个特定的Z_L值,在该值上您可以看到与上述理想情况相同的安培表值和电压表(Votimeter)值,此条件下的特定Z_L值变得与作为元件的特征阻抗相同 。 这意味着Z_L(负载阻抗)产生的效果是将RF分量延长到无限长度。 (这是本页开头第一个定义的含义)

两种射频特征阻抗的含义

现在回到本页的开头,阅读特征阻抗的示例定义,看看它是否对您有意义。 如果它还没有明确的意义,请阅读其他一些材料,并尝试从谷歌,百度或其他教科书中搜索的与特性阻抗相关的任何内容。

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