電纜的阻抗原理--算

1、電纜的阻抗原理與計(jì)算術(shù)語音頻?人耳可以聽到的低頻信號。范圍在2020kHz。視頻?用來傳誦圖象的高頻信號。圖象信號比聲音復(fù)雜很多?所以它的帶寬?范圍?也大過音頻很多?少說也有06MHz。射頻?可以通過電磁波的形式想空中發(fā)射?并能夠傳送很遠(yuǎn)的距離。射頻的范圍要寬很多?10k3THz(1T=1024G)。電纜的阻抗本文準(zhǔn)備解釋清楚傳輸線和電纜感應(yīng)的一些細(xì)節(jié)?只是此課題的摘要介紹。如果您希望很好地使用傳輸線?比如同軸電纜什么的?就是時(shí)候買一本

2、相關(guān)課題的書籍。什么是理想的書籍取決于您物理學(xué)或機(jī)電工程?當(dāng)然還少不了數(shù)學(xué)方面的底蘊(yùn)。什么是電纜的阻抗?什么時(shí)候用到它?首先要知道的是某個導(dǎo)體在射頻頻率下的工作特性和低頻下大相徑庭。當(dāng)導(dǎo)體的長度接近承載信號的110波長的時(shí)候?goodo1風(fēng)格的電路分析法則就不能在使用了。這時(shí)該輪到電纜阻抗和傳輸線理論粉墨登場了。傳輸線理論中的一個重要的原則是源阻抗必須和負(fù)載阻抗相同?以使功率轉(zhuǎn)移達(dá)到最大化?并使目的設(shè)備端的信號反射最小化。在現(xiàn)實(shí)中這通常

3、意味源阻抗和電纜阻抗相同?而且在電纜終端的接收設(shè)備的阻抗也相同。電纜阻抗是如何定義的?電纜的特性阻抗是電纜中傳送波的電場強(qiáng)度和磁場強(qiáng)度之比。?伏特米??安培米?=歐姆歐姆定律表明?如果在一對端子上施加電壓?E??此電路中測量到電流?I??則可以用下列等式確定阻抗的大小?這個公式總是成立?Z=EI無論是直流或者是交流的情況下?這個關(guān)系都保持成立。特性阻抗一般寫作Z0?Z零?。如果電纜承載的是射頻信號?并非正弦波?Z0還是等于電纜上的電壓和

4、導(dǎo)線中的電流比。所以特性阻抗由下面的公式定義?Z0=EI電壓和電流是有電纜中的感抗和容抗共同決定的。所以特性阻抗公式可以被寫成后面這個形式?其中I=線圈長度S=線圈橫截面積可以看出?電感量只和材質(zhì)及幾何形狀有關(guān)?和頻率無關(guān)。所以在f足夠高的情況下?特性阻抗和頻率沒有關(guān)系了。頻率再高?特性阻抗都等于電感量除以電容量的平方根。?實(shí)際上特性阻抗等于感抗容抗乘積的平方根?由于在乘積中約除了有關(guān)頻率部分?所以有些資料中說特性阻抗和頻率無關(guān)?實(shí)際上

5、應(yīng)該是在足夠高頻的情況下?特性阻抗和頻率無關(guān)?同軸電纜的模型是怎么樣的?同軸電纜可以表示為分布的串聯(lián)電感和分布的并聯(lián)電容?一種不對稱的過濾裝置排列起來?特定的電纜有唯一的值。如果給定某個頻率?而且這個頻率合適?這套過濾裝置可以最大化地傳遞信號?如果頻率再提高的話?這套裝置會削弱信號。注?這段信息很有意思?考慮一下?特性阻抗沒有變化?而信號卻減弱了?為什么會這樣?唯一的合理解釋?就是在電纜的接收端電壓和電流都減弱了?而且是按照相同的比例減

6、弱的。下面畫出一張傳輸線分布參數(shù)的草圖?這個理論是無線電工業(yè)的工程工具之一?在這個理論中線長可以變動?可以使用復(fù)數(shù)源?和復(fù)數(shù)的終端阻抗。實(shí)際上阻抗這個詞代表有實(shí)部和虛部如何用同軸電纜本身的性質(zhì)計(jì)算特性阻抗?電纜的長度和它的特性阻抗無關(guān)。特性阻抗是由導(dǎo)體的大小和間隔?還有就是導(dǎo)體之間的絕緣體的種類決定的。通常的同軸電纜在常規(guī)的頻率下使用?特性阻抗由內(nèi)導(dǎo)體和外?屏蔽?導(dǎo)體的尺寸決定的?當(dāng)然內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體之間的絕緣體也起著決定作用。下列方程可

7、以用來計(jì)算同軸電纜的特性阻抗??摘自ReferenceDatafRadioEngineersbookpublishedbyHowardW.Sams&Co.1975page2421?其中?lg=以10為底的對數(shù)d=中心導(dǎo)體的直徑D=電纜屏蔽層的內(nèi)徑e=介電常數(shù)(空氣為1)簡單地說?同軸電纜的特性阻抗就是一個商的平方根?這個商是單位長度的電感除以單位長度的電容?同軸電纜的特性阻抗典型值在20150歐姆之間。電纜的長度無論如何都無法影響特性阻