在學(xué)習(xí)射頻和微波的基本原理過程中，或許沒有比了解特別的性質(zhì)阻抗的概念更為關(guān)緊了。當(dāng)我們?cè)谡撜f50歐姆或75歐姆電纜時(shí)，實(shí)際上我們是在說電纜的特點(diǎn)標(biāo)志阻抗為50歐姆，75歐姆等等?；蛟S您還想的起來，在關(guān)于特別的性質(zhì)阻抗常見的紹介里，老是成片的算術(shù)公式和各種參變量，以及幾句微乎其微的書契紹介，真的令人懊喪。于是本文，我們嘗嘗試使用一種更為直觀的形式來做一下子解釋。

首先我們要明確，在今日的RF/微波系統(tǒng)中運(yùn)用50歐姆還是75歐姆是人為的挑選。實(shí)際上譬如說像43歐姆還是其它數(shù)字的阻抗也是可以的，但思索問題到實(shí)際同軸電纜的物理尺寸，這個(gè)范圍被限止在20至200歐姆以內(nèi)。對(duì)于傳道輸送線而言，盡有可能低的傷耗和高的功率容積天然是我們期望的，從下圖我們可以看出，思索問題到便捷計(jì)算，傷耗和功率容積等等因素在這以后，50歐姆的確是最完美的折衷了(針對(duì)空氣媒介)。至于75歐姆，則常見于不必大功率傳道輸送的事情狀況，例如有線電眼看東西假想線纜。

圖1

但有一點(diǎn)兒要提示的是特別的性質(zhì)阻抗的概念實(shí)際上很廣，涵蓋全部的同軸線，印制線路板傳道輸送線、微帶、帶狀線、雙引線和雙絞線。假如您自個(gè)兒預(yù)設(shè)PCB線路板的傳道輸送線的話，您可以挑選自個(gè)兒需求的值，而不需要必須是50還是75歐姆。甚至于自由空間本身也具備阻抗特別的性質(zhì)，在自由空間和其它無界媒介的事情狀況下，該阻抗我們稱為本來就有阻抗。

運(yùn)用50歐姆同軸電纜的一個(gè)實(shí)驗(yàn)

假如有人拿著一根1000英尺長的電纜對(duì)你講“這是50歐姆阻抗的電纜，好好用吧”，而后你表決拿著電阻表來證驗(yàn)一下子是否實(shí)在這么。你將電阻表的兩根引線作別連到電纜的內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體，而線纜的尾端維持著開路，你會(huì)驚奇地看見它讀到靠近無限阻抗！而后你再把尾端處的里外導(dǎo)體短接，而后從這一頭的張嘴端再測，如今讀數(shù)成為靠近零歐姆了，怎么會(huì)這么！而后你抓緊時(shí)機(jī)安撫自個(gè)兒‘不要慌，實(shí)際上它實(shí)在應(yīng)當(dāng)是50歐姆的……’

您的儀表沒有奉告您電纜為50歐姆的端由是它沒有辦法讀取瞬時(shí)電壓/電流比（V = IR）。實(shí)際上平常的的電阻表具備十分高的內(nèi)部電阻，電阻表中的不論什么電容將與內(nèi)阻接合會(huì)形成很大的時(shí)間常數(shù)。這種大的時(shí)間常數(shù)要得這品類型的攝譜儀沒可能迅速響應(yīng)，以便在連署電阻表導(dǎo)線的那一刻“看見”在同軸線上引入的高速電子脈沖。

所以我們不可以運(yùn)用常理的電阻表測試辦法來施行測試，于是我們將認(rèn)為合適而使用圖2的電路方案。該電路準(zhǔn)許我們經(jīng)過切換開關(guān)來萌生電流電子脈沖。星號(hào)表達(dá)期望仔細(xì)查看和勘測現(xiàn)時(shí)的位置。

圖2

我們將如果開關(guān)已經(jīng)處于放電位置多時(shí)，保證同軸電纜上不存在電壓。如今，假如我們將開關(guān)轉(zhuǎn)到CHARGE（充電），會(huì)發(fā)生啥子？此時(shí)開關(guān)將干電池（+）連署到同軸電纜的核心內(nèi)導(dǎo)體，它著手對(duì)該同軸電纜施行充電，大致相似于對(duì)容電器充電。而后，我們可以經(jīng)過將核心導(dǎo)體短路到屏蔽線、關(guān)閉干電池或切換開關(guān)到放電位置來放電。

這么，經(jīng)過操作圖2的簡單開關(guān)，我們可以在同軸電纜上引入電流“電子脈沖”。假如您在開關(guān)第一次連署到CHARGE（充電）時(shí)勘測核心導(dǎo)線中的電流，您將看見將達(dá)到最大值Imax = Vbat / Zo的電流電子脈沖，那里面Zo是同軸電纜的特別的性質(zhì)阻抗，Vbat是干電池電壓。有時(shí)候，特別的性質(zhì)阻抗也稱為同軸電纜的浪涌阻抗。

那到底是同軸電纜的啥子特別的性質(zhì)對(duì)浪涌電流形成如上所述式的約束關(guān)系，換言之為何同軸電纜不可以‘迅即’充電？為了應(yīng)答這個(gè)問題，我們來相比較一下子一個(gè)理想容電器的充電形式和依照?qǐng)D1連署開關(guān)電路的同軸電纜。

理論上，假如把一個(gè)理想電容和一個(gè)一樣理想的電源銜接，在那一刻的瞬時(shí)電流將會(huì)無限大，容電器將迅即完成充電。當(dāng)然這處的如果是理想容電器在電流途徑中具備零電阻和零電感，況且物理長度被視為零，這么電流電子脈沖不會(huì)在空間中廣泛散布。而我們實(shí)際的同軸線纜有單位長度的電阻斤兩和電感斤兩，并具備物理長度，這些個(gè)因素都造成浪涌電小產(chǎn)生遲滯。

無限長度同軸電纜的等效電路

 從上面所說的商議中，我們可以構(gòu)建一個(gè)理想的電路，如圖3。理想事情狀況下，這處我們覺得同軸電纜是無缺的，電阻和電容也是理想的，沒有寄生的電感，電容和電阻斤兩。黑盒1中里面含有無限長度的同軸電纜，另一個(gè)黑盒中是一小段同軸電纜，電纜尾部的內(nèi)里導(dǎo)體和外部屏蔽層之間連署有串連RC網(wǎng)絡(luò)。串連電阻R等于同軸電纜特別的性質(zhì)阻抗Z歐姆，串連電容無窮大。在我們運(yùn)用電阻表，電壓表，示波器，時(shí)域反射計(jì)，網(wǎng)絡(luò)剖析儀等等攝譜儀在這以后，可以看出勘測最后結(jié)果沒有差別，我們得出論斷，兩個(gè)黑箱含相同的物理電路或電纜長度。

圖3

勘測同軸電纜阻抗的其它辦法

浪涌電流法并不是勘測同軸電纜特別的性質(zhì)阻抗的一般辦法，但它的確施得通，并具備直觀的吸萬有引力。另一種辦法則是勘測其每單位長度的電感和電容; L除以C在這以后的的二次方根將以歐姆（不是法拉或亨利）為單位。

為何不一樣的電纜具備不一樣的特別的性質(zhì)阻抗呢？就是由于每單位長度具備不一樣的電容和電感。 對(duì)于同軸電纜，這將由內(nèi)/外導(dǎo)體比和同軸電纜導(dǎo)體之間材料的介電常數(shù)表決，對(duì)于微帶線，主要是由PCB線路板的傳道輸送線寬度，介電常數(shù)和PCB線路板的厚度表決。

VSWR，奉告我們離理想阻抗到底還有多遠(yuǎn)

或許如今您理解了“50歐姆”電纜的意義，甚至于您如今期望在全部的布線，連署和設(shè)施中都極力追求“完美的50歐姆”了，可是其實(shí)沒有同軸電纜，連署器，放大器等等都正巧是50歐姆。所以我們需求一種參變量能奉告我們到底離50歐姆有多遠(yuǎn)。最常見的形式是VSWR（電壓駐波比），一個(gè)聽起來有些復(fù)雜的姓名。我們期望經(jīng)過掌握VSWR的概念能更加合理的了解我們的阻抗和理想值的靠近程度，它的概念適合使用于不論什么特別的性質(zhì)阻抗，50歐姆或其它。

同軸電纜和50MHz正弦波發(fā)生器

讓我們來看一個(gè)VSWR的例子，我們?nèi)∫欢?0英尺長的50歐姆同軸線纜，將其一端依照?qǐng)D4所示連署起來，和圖2相形，開關(guān)和干電池已被50歐姆電阻和萌生正弦波的信號(hào)源接替。我們這處假定信號(hào)源是理想的，內(nèi)部電阻為“50歐姆”，也就是沒有寄生電感或電容元件斤兩。同軸線另一端維持開路，正弦波源頻率設(shè)置為50 MHz。固然這處不論什么頻率都可以，不過50 MHz是測試大部分?jǐn)?shù)同軸電纜的不賴頻點(diǎn)。

當(dāng)我們接通信號(hào)源，正弦波著手向電纜的開路端“廣泛散布”，就像我們之前的電子脈沖同樣。當(dāng)正弦波到了電纜的末端時(shí)，它被絕對(duì)“反射”歸來，并朝著信號(hào)發(fā)生器傳道輸送，一朝回到發(fā)生器在這以后，便會(huì)在50歐姆的內(nèi)部電阻效用下成為卡路里，這或許聽起來有些荒唐，但卻是事情的真實(shí)情況。

舉個(gè)例子，當(dāng)海浪撞到鉛直的海墻時(shí)，會(huì)發(fā)生大致相似的現(xiàn)象。當(dāng)波浪進(jìn)來，撞到墻上，顯露出來一個(gè)新的浪潮，回返滄海。若是沖上一個(gè)美好的逐漸變化海灘，海浪漸漸消逝，很少或甚至于沒有反射的海浪斑紋。你可謂，一個(gè)逐漸變化的海灘和滄海同樣，具備典型海浪波的特點(diǎn)標(biāo)志阻抗。

圖4

如今我們重復(fù)一樣的實(shí)驗(yàn)，只是末端的開路換成短路，這次我們?cè)僖淮慰匆娬也ū蝗空刍貧w來并被發(fā)生器50歐姆的內(nèi)部電阻所耗費(fèi)，和之前開路的事情狀況不一樣的是，這次的信號(hào)有180度的反轉(zhuǎn)。

所以當(dāng)同軸線開路還是短路，我們的正弦波都會(huì)被全部折回歸來，我們定義這種事情狀況下VSWR為無限大：1。如今我們?cè)谕S線末端連署一個(gè)理想的50歐姆電阻，相當(dāng)于同軸線以其自身的特別的性質(zhì)阻抗終了，我們所給予的正弦波也會(huì)因?yàn)檫@個(gè)在這個(gè)末端被消散，也就是零反射。就像是我們哄弄了這個(gè)正弦波，它以為在它前面的依舊是沒有窮盡長的線纜……到此，實(shí)際上我們?cè)僖淮巫C驗(yàn)了圖3中第二個(gè)黑箱中的等效電路。而這種終端完美般配、無反射的事情狀況，我們定義為最低的VSWR，寫文章1:1.

反射系數(shù)，回波傷耗和般配虧損

另一個(gè)緊急有關(guān)的參變量是反射系數(shù)。這個(gè)參變量是一個(gè)向量，不止記錄了反射波的體積，還記錄了相對(duì)于波源的相位變動(dòng)。而VSWR是一個(gè)標(biāo)量，僅勘測幅度。我們是可以經(jīng)過反射系數(shù)計(jì)算出VSWR的（見下文）。表1還可顯露反射損不和睦不般配虧損?；夭▊模≧L）用來表達(dá)有若干功率從負(fù)載或終端反射歸來了，如果是端接或負(fù)載越靠近“理想”的同軸線特別的性質(zhì)阻抗，反射功率則越低。我們以入射功率為參照基準(zhǔn)，所以RL可以用dB的關(guān)系來表達(dá)，由于是反射，一般為負(fù)值。假如RL已知，我們就可以計(jì)算出VSWR。假如RL 低于-15dB，我們就覺得這是足以接受的。

不般配傷耗（ML）表達(dá)當(dāng)信號(hào)（正弦波）越過特別的性質(zhì)阻抗碰到表面化變動(dòng)時(shí)，功率虧損若干。畢竟對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)而言，沒可能全部的接頭還有接觸都是完美的?；氐绞聦?shí)世界，我們已經(jīng)曉得，沒有完美的末端般配，也沒有完美的50歐姆電阻。我們來看看當(dāng)我們?cè)?0歐姆的同軸電纜連署真實(shí)世界的終端般配時(shí)，會(huì)發(fā)生啥子，一點(diǎn)點(diǎn)微小的偏差仍然更多？

將75歐姆終端阻抗連署到50Ω電纜

首先75歐姆還是相當(dāng)靠近50歐姆的，假如你運(yùn)用下表中的公式來計(jì)算的話，VSWR=1.5：1，有一點(diǎn)波被反射歸來了，但還不算非常多。事情的真實(shí)情況上1.5:1的VSWR總算一個(gè)十分不賴的指標(biāo)了，假如您計(jì)算反射功率，整整比輸入功率小了14dB！很多商用獨(dú)立RF放大器（MMIC）也是牽強(qiáng)湊合達(dá)這個(gè)指標(biāo)到還是更差，而這些個(gè)產(chǎn)品都被廠商聲稱是50歐姆系統(tǒng)器件！所以我們期望您能對(duì)50歐姆的具體應(yīng)用更加優(yōu)容一點(diǎn)，下邊這個(gè)實(shí)際的例子講評(píng)的就是我們?cè)诓唤^對(duì)依照特別的性質(zhì)阻抗完美般配原則下做的事物。

舉出例子，衛(wèi)星電視IF信號(hào)電纜傳道輸送

一個(gè)衛(wèi)星電視系統(tǒng)合般在低噪放大器（LNA） /低噪板塊下變頻器（LNB）在這以后運(yùn)用75歐姆同軸電纜。不過在安裝過程中我們需求在LNB和IF解碼單元之間加一段50英尺的同軸。這處我們期望認(rèn)為合適而使用小規(guī)模輕便的50歐姆同軸線方案而不是笨重的75歐姆方案，下表1就總結(jié)概括了本例還有之前商議的最后結(jié)果。

我們可以看出不般配傷耗ML只有0.2dB，要曉得IF解碼器收繳的是在之前被下變頻后低得多信號(hào)頻率，況且在LNB板塊中還有很多預(yù)置的增益放大器。這個(gè)增益放大器有兩個(gè)功能，一是設(shè)置LNB系統(tǒng)的噪聲系數(shù)，二是起到對(duì)向下傳道輸送方向反射的隔離。

所以總的來說，縱然因?yàn)槭鋫亩斐赡承┕β侍潛p，我們也有足夠的有經(jīng)驗(yàn)利用收繳器鏈中的高增益放大器補(bǔ)救歸來。對(duì)于反射信號(hào)，LNB的高隔離度可以盡力照顧系統(tǒng)免受不順利影響。放心！