為什麼將射頻傳輸線的特性阻抗設定在50歐姆?

2021-01-10 酷扯兒

本文轉載自【微信公眾號：通信百科，ID:Txbaike】經微信公眾號授權轉載，如需轉載與原文作者聯繫

我們在安裝的RF設備（例如放大器，濾波器，耦合器等）時，上面的RF PCB或者遇到RF同軸電纜時，可能您都知道它們的傳輸線阻抗需要保持在50歐姆。這也被稱為傳輸線的特性阻抗。通信百科公眾號發布

為什麼這個特性阻抗是一個特殊的數字50歐姆？我們知道這肯定不是偶然的。今天，我們將快速了解一下傳輸線阻抗被定為50歐姆的原因。這主要與損耗和功率這兩上因素相關。

如下圖為傳輸線損耗與特性阻抗的關係圖，事實證明，插入損耗最小，約為77歐姆。另一方面，如果繪製最大功率傳輸與特徵阻抗的關係曲線，則最大功率約為30歐姆。

當下降到最大功率傳輸時，特徵阻抗值為30歐姆，而理論上最小衰減（損耗）的特徵阻抗為77.5歐姆。在這兩個值之間，中間或多或少為50歐姆，因此將50歐姆確定為標準特性阻抗。通信百科公眾號發布

因此，在損耗和功率之間需要權衡的RF和微波，選擇傳輸線的阻抗值為50Ohm。所以，50歐姆的定義真的是那麼簡單。

另一方面，當在較長的同軸電纜（如電纜或衛星電視）中要求最小的損耗時，對功率傳輸的優化就不再那麼擔心了，因此在這些系統中使用阻抗更高的75歐姆電纜和連接器。

相關焦點

  • RF中的阻抗匹配和50歐姆是怎麼來的?
    ，很多時候都是用50歐姆的阻抗（有時候這個值甚至就是PCB板的預設值） ，為什麼不是60或者是70歐姆呢？50 歐姆作為 PCB 的傳輸線阻抗（有時候這個值甚至就是 PCB 板的預設值） ，為什麼不是 60 或者是 70 歐姆呢？
  • 為什麼PCB上的單端阻抗控制50歐姆
    很多剛接觸阻抗的人都會有這個疑問，為什麼常見的板內單端走線都是默認要求按照50歐姆來管控而不是40歐姆或者60歐姆?這是一個看似簡單但又不好回答的問題。
  • 從阻抗匹配解析射頻傳輸線技術
    傳輸線設計是高頻有線網絡、射頻微波工程、雷射光纖通信等光電工程的基礎，為了能讓能量可以在通信網路中無損耗地傳輸，良好的傳輸線設計是重要關鍵。無線通信加上視頻技術將成為未來的明星產業，要達到這個目標，負責傳送射頻微波信號的介質除空氣之外，就是高頻的傳輸線。
  • CAN網絡的特性阻抗及終端阻抗
    1.為什麼要用120歐姆的終端阻抗？　　首先CAN網絡裡用到傳輸線，線材的特性阻抗為120歐姆。關於這跟線下面的問題來討論，另外要說明的是在CAN網絡裡的設備，即CAN收發器，這種器件的輸出阻抗很低，輸入阻抗是比較高的，可以見TJA1050的框圖，也就是說在傳輸線上120歐姆的特性阻抗傳輸的信號突然到了一個阻抗很高的地方，可以理解為斷路，這樣會產生很高的信號反射，影響CAN收發器對電平的採樣，造成信息的誤讀。
  • 利用Cadence PCB SI分析特性阻抗變化因素
    這次，我們對特性阻抗進行基礎說明之外，還說明Allegro的阻抗計算原理以及各參數和阻抗的關係。2、什麼是特性阻抗？2.1　傳送線路的電路特性　　在高頻率(MHz)信號中，把傳送迴路作為電路。對導體間的介電特性的反抗成分，表示容易電流的程度。G = 1 / R2.2　阻抗和特性阻抗的不同？　　阻抗　　表示電路部分對交變電信號流通產生的阻力，是傳輸線上輸入電壓對輸入電流的比率值Z = V(x)/ I(x)　　特性阻抗　　特徵阻抗是指信號沿傳輸線傳播時，信號看到的瞬間阻抗的值。
  • 硬體電路設計之「RF天線阻抗調試」
    校準完成之後，就選擇測試點測量傳輸線的阻抗，為了保證測量的準確性和便捷性，會使用一個同軸線纜作為測試連接線，將同軸電纜的饋線焊接在模塊對應封裝上的ANT腳PAD上（射頻模塊的ANT引腳作為50Ω參考點），緊接著把對地的兩個器件去掉，串聯器件使用精度為1%的0Ω電阻替代（在焊接串聯0Ω電阻時，不能使用焊錫直接短路，因為對高頻電路來說，焊錫容易產生寄生效應，影響測量結果），天線焊接上，然後用矢量網絡分析儀連接同軸電纜
  • 射頻電路阻抗匹配原理
    射頻電路 　　射頻簡稱RF射頻就是射頻電流，它是一種高頻交流變化電磁波的簡稱。 　　輸入端阻抗匹配時，傳輸線獲得最大功率；在輸出端阻抗匹配的情況下，傳輸線上只有向終端行進的電壓波和電流波，攜帶的能量全部為負載所吸收。 　　在阻抗失配的情況下，傳輸線上將同時存在-射波和應射波。
  • 為什麼PCB上單端阻抗控制50歐姆,為什麼常規是10%的偏差?
    很多剛接觸阻抗的人都會有這個疑問，為什麼常見的板內單端走線都是默認要求按照50歐姆來管控而不是40歐姆或者60歐姆？這是一個看似簡單但又不好回答的問題。為什麼說不好回答呢？阻抗系列第二部曲來了，本系列文章中有幾篇當時刷新了最高的閱讀量，好文有口碑就傳開了……最後祝大家2018新春快樂！闔家幸福！01為什麼PCB上的單端阻抗控制50歐姆→點擊查看←很多剛接觸阻抗的人都會有這個疑問，為什麼常見的板內單端走線都是默認要求按照50歐姆來管控而不是40歐姆或者60歐姆？
  • 阻抗匹配電路的作用,阻抗匹配的理想模型
    針對不同信號系統有不同的特徵阻抗值，比如75ohm、100ohm、90ohm、50ohm等，而對頻率較高的RF信號來講，最常見的是50ohm的阻抗控制。 在實際的PCB設計中，RF傳輸線通常都會採用微帶線和帶狀線的走線方式， 且需要選取參考層來進行阻抗控制。
  • 菜鳥入門:射頻工程師必須掌握的「工作語言」
    在射頻應用中，傳輸線一般都採用同軸電纜，它們相對於電路板和電路板內的微帶線路而言都是外部組件。這些組件具有自己的特徵阻抗。傳輸線的特徵阻抗取決於導 線的幾何結構、導線的屬性以及包裹或隔離導線的絕緣體。對於射頻應用來說，傳輸線的特徵阻抗以及各組件的輸入和輸出阻抗通常採用50歐姆或75歐姆。
  • 基於Ansoft Designer的射頻功放電路阻抗匹配優化
    而選用EDA軟體進行射頻電路阻抗匹配設計雖然不能代替真正的實驗，但它能夠在射頻電路的阻抗匹配設計中起到很好的指導作用，為射頻集成電路的設計帶來巨大的便利。　　本文將採用EDA軟體Ansoft designer解決工作頻率為433MHz的射頻功放電路的阻抗匹配問題，使得電路的增益和反射係數得到明顯改善，並且電路的輸入輸出網絡部分獲得良好的阻抗匹配特性。
  • 為什麼示波器阻抗偏偏是1M和50歐?
    這個50Ω是做什麼用的呢，輸入阻抗不應該是越高越好麼。接下來我們將一起來了解這個神秘的50Ω。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/276802.htm　　傳輸線　　就像講歷史，不得不插一段軍事理論課一樣，想把我們的50Ω講明白，那也不得不講一下這個傳輸線了。眾所周知，電信號實際上是以電磁波的形式在傳輸線中傳播的。
  • AppCAD計算天線信號線特性阻抗
    GPS接收機設計時，天線信號線的特性阻抗要求在50歐姆，以實現與天線的阻抗匹配，若人工去計算，計算較繁瑣，較容易出錯，所以有很我公司推出了計算高頻設計時計算特性阻抗
  • 傳輸線理論
    ：1）特性阻抗Z0，定義：傳輸線上入射波電壓與入射電流之比稱為傳輸線的特性阻抗。，基於該式和傳輸線的分布阻抗，可以得到雙導體傳輸線特性阻抗如下式所示，一般Z0在100～1000Ω：對於同軸線傳輸線特性阻抗如下式所示，一般Z0在40～150Ω之間，常用的有50Ω、75Ω兩種：
  • PCB板的特性阻抗與特性阻抗控制
    3、特性阻抗控制（Z0 ）上述此種「訊號」傳輸時所受到的阻力，另稱為「特性阻 抗」，代表符號為Z0。所以，PCB導線上單解決「通」、「斷」和「短路」的問題還 不夠，還要控制導線的特性阻抗問題。就是說，高速傳輸、高頻訊號傳輸的傳輸線，在質量上 要比傳輸導線嚴格得多。不再是「開路/短路」測試過關，或者 缺口、毛刺未超過線寬的20%，就能接收。必須要求測定特性阻抗值，這個阻抗也要控制在公差以 內，否則，只有報廢，不得返工。二、訊號傳播與傳輸線1、信號傳輸線定義（1）根據電磁波的原理，波長（λ）越短，頻率（f）越 高。
  • 電壓駐波比(VSWR)量化傳輸線的阻抗失配
    VSWR和系統效率一個理想系統是從功率源100%地將能量傳送到負載，這需要信號源阻抗、傳輸線及其它連接器的特徵阻抗與負載阻抗精確匹配。由於理想的傳輸過程不存在幹擾，信號交流電壓在傳輸線兩端保持相同。而在實際系統中，阻抗失配將會導致部分功率反射到信號源(如同一個回波)。
  • 輸出阻抗怎麼理解?多大比較好?
    這將導致電源輸出電壓的下降，從而限制了最大輸出功率(關於為什麼會限制最大輸出功率，請看後面的「阻抗匹配」一問)。同樣的，一個理想的電流源，輸出阻抗應該是無窮大，但實際的電路是不可能的。　　一般來說，電壓源的輸出阻抗越小越好，而電流源的輸出阻抗越大越好(註：只適合於低頻電路，在高頻電路中，還要考慮阻抗匹配問題，請看「阻抗匹配」一問。另外，要求限流或限壓保護的信號源除外)。
  • 高功率射頻電阻並聯等效電容的測試方法
    為得到最好的性能，在Wilkinson功分器中使用的100歐姆隔離電阻，必須具有較小的等效電容，以便於降低對插入損耗的影響。另外，如果隔離電阻使用在Wilkinson合路器中，那麼其需要吸收每個輸入埠的輸入功率的一半。分離電阻常常用於設計高功率衰減器。頻率低的時候，這是可行的；然而在高頻時，分離電阻的寄生參數會導致衰減器的特性比預計的要差。