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同轴线的阻抗为什么一般为50或75欧(详解)VIP免费

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什么是典型的电缆阻抗?同轴电缆使用的最典型阻抗值为50欧姆和75欧姆。50欧姆同轴电缆大概是使用中最常见的,一般使用在无线电发射接收器,实验室设备,以太等环境下。另一种常用的电缆类型是75欧姆的同轴电缆,一般用在视频传输,有限电视网络,天线馈线,长途电讯应用等场合。电报和电话使用的裸露平行导线也是典型的阻抗为600欧姆。一对线径标准22的双绞线,使用合适的绝缘体,因为机械加工的限制,平均阻抗大约在120欧姆左右,这是另一种具有自己特有特性阻抗的传输线。某些天线系统中使用300欧姆的双引线,以匹配折合半波阵子在自由空间阻抗。(但当折合阵子处于八木天线中的时候,阻抗通常会下降很多,一般在100-200欧姆左右)(注:加反射板也会改变阵子的阻抗值,一般会降低,而且反射板越近则阻抗降低越多。)为什么是50欧姆的同轴电缆?在美国,用作射频功率传输的标准同轴电缆的阻抗几乎无一例外地都是50欧姆。为什么选用这个数值,在伯德电子公司出示的一篇论文中有解释。不的的参数都对应一个最佳的阻抗值。内外导体直径比为1.65时导线有最大功率传输能力,对应阻抗为30欧姆(注:lg1.65*138=30欧姆,要使用空气为绝缘介质,因为这个时候介电常数最小,如果使用介电常数为2.3的固体聚乙烯,则阻抗只有不到20欧姆)。最合适电压渗透的直径比为2.7,对应阻抗大约是60欧姆。(顺带一提,这个是很多欧洲国家使用的标准阻抗)当发生击穿时,对功率传输能力的考量是忽略了渗透电流的,而在阻抗很低,30欧姆时,渗透电流会很高。衰减只源自导体的损失,此时的衰减大约比最小衰减阻抗(直径比3.5911)77欧姆的时候上升了50%,而在这个比率下(D/d=3.5911),最大功率的上限为30欧姆电缆最大功率的一半。以前,很少使用微波功率,电缆也无法应付大容量传输。因此减少衰减是最重要的因素,导致了选择77(75欧姆)为标准。同时也确立了硬件的规格。当低耗的绝缘材料在实际中应用到柔性电缆上,电缆的尺寸规格必须保持不变,才能和现存的设备接口吻合。聚乙烯的介电常数为2.3,以空气(介电常数为1)为绝缘层的导线的阻抗为77欧姆,如果以聚乙烯来填充绝缘空间的话,阻抗将减少为51欧姆。虽然精确的标准是50欧姆,51欧姆的电缆在今天仍然在使用。在77欧姆点的衰减最小,60欧姆点的击穿电压为最大,而30欧姆点的功率输送量是最大的。(注:洋人的思维也如此混乱,这些性能指标明明不是由阻抗决定的。前面说过,这些由D/d比决定的。闲扯这些只让人产生误解)另外一个可以导致50欧姆同轴电缆的事情,如果您使用一个合适直径的中心导体,并将绝缘体注入中心倒替周围,再在外围装上屏蔽层,选好所有的尺寸以便别人使用并顾及到外观的美观,结果其阻抗都落在50欧姆左右。如果想提高阻抗,中心导体的直径和导线的总径相比的话太细了;如果想降低阻抗,则内外导体之间的绝缘体厚度要做的很薄。几乎任何同轴电缆由于机械美观度的原因,都会接近50欧姆,这使50欧姆成为标准化的一种自然趋向。如果在需要75欧姆的视频应用中使用了50欧姆的电缆会怎样?如果50欧姆的电缆连接了75欧姆的负载(接收器),会有相当一部分的信号反射向发射设备。因为发射设备也是75欧姆的,这个反射信号会有部分再反射向接受设备。因为信号比正常信号有所延迟,在显示时表现为鬼影一样的图象,大量此类的鬼影象回声一样反复。同时,反射在某些频率引起部分信号损失。如何转换电缆的阻抗值?阻抗本身是不能转换的,除非您更换整一条具有其他阻抗的电缆,如果您必须要使用现存的电缆,那有一个方法可行:进行阻抗转换。由于有种转换器可以使用,两端都安装该转换器的的电缆好象具有了不同阻抗。有些地方是可以用电阻转接器来转换电缆阻抗的,转接器比转换器简单,但使用中一般有很显著的信号损失。(75欧姆转换到50欧姆典型的损失有6dB左右)同轴线的阻抗为什么一般为50或75欧只是一个选择,和电路可实现性有点关系。大家在长期的工作中已经形成了一个规范,上升到国家标准或国际标准。有了标准,大家都以标准为参数去设计制作器件等,那么后人在设计电路的时候就要遵循这个标准了。比如你设计一个不是50欧姆或不是75...

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