電纜的阻抗原理--算

1、電纜的阻抗原理與計算術(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?并能夠傳送很遠的距離。射頻的范圍要寬很多?10k3THz(1T=1024G)。電纜的阻抗本文準備解釋清楚傳輸線和電纜感應的一些細節(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或機電工程?當然還少不了數(shù)學方面的底蘊。什么是電纜的阻抗?什么時候用到它?首先要知道的是某個導體在射頻頻率下的工作特性和低頻下大相徑庭。當導體的長度接近承載信號的110波長的時候?goodo1風格的電路分析法則就不能在使用了。這時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載阻抗相同?以使功率轉(zhuǎn)移達到最大化?并使目的設備端的信號反射最小化。在現(xiàn)實中這通常

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度和磁場強度之比。?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)?實際上

5、應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?可以使用復數(shù)源?和復數(shù)的終端阻抗。實際上阻抗這個詞代表有實部和虛部如何用同軸電纜本身的性質(zhì)計算特性阻抗?電纜的長度和它的特性阻抗無關(guān)。特性阻抗是由導體的大小和間隔?還有就是導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)導體和外?屏蔽?導體的尺寸決定的?當然內(nèi)導體和外導體之間的絕緣體也起著決定作用。下列方程可

7、以用來計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