文章目录
- 同轴电缆
- 阻抗、阻抗、特性阻抗
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- 电阻
- 阻抗(Impedance)
- 特性阻抗
- 总结
同轴电缆
同轴电缆是一种电线和信号传输线,一般由四层材料组成:最内层为导电铜线,线外有一层塑料(绝缘、电介质),绝缘外有一层薄网状导电体,导电体外为最外层绝缘材料。
同轴电缆可分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆两种基本类型。
- 基带同轴电缆的屏蔽层通常由铜制成,其特征阻抗为50Ω,用于传输数字信号(军用微波,GSM、WCDMA系统);
- 宽带同轴电缆的屏蔽层通常由铝冲压而成,其特征阻抗为75Ω,该电缆通常用于传输模拟信号(有线电视)。
阻抗、阻抗、特性阻抗
电阻
电阻是指一个装置或材料对流过电流的阻碍
,它的本质是不可逆转地将电能转化为其他形式的能量。例如,电路中的电阻和电热毯的加热丝将电能转化为热能消散。白炽灯将热能转化为热和光。这个过程的本质是在电压下运动的电子与材料原子碰撞,将能量传递给原子,然后通过辐射或传导消耗能量。 我们都在初中学过,电阻可以通过电压比电流来获得。导体的电阻越大,导体对电流的影响就越大。不同的导体通常有不同的电阻,这是导体本身的一种性质。导体的电阻通常是字母R(R=U/I)电阻的单位是欧姆,简称欧姆,符号是Ω。
阻抗(Impedance)
在具有电阻、电感和电容的电路中,电路中电流的阻碍被称为阻抗。常用的阻抗Z表示,它是一个复数,实际称为电阻,虚拟部分称为电,电容在电路中对交流电的阻碍称为,电路中电感对交流电的阻碍称为,电路中电容和电感对交流电的阻碍通常称为阻抗。阻抗是电压除以电流的瞬时电压,与电阻的定义非常相似,区别在于阻抗除了电阻外还具有容性、感性。(容性的本质就是以空间或电介质内的电场形式储存电能。感性的本质是用空间或磁介质中的磁场储存电能。这两种情况都是储存电能,可以在其他时间释放,而不是像阻力一样将电能转化为热能)
阻抗表达式可分为电阻部分、电容部分和电感部分:
电阻部分:Z_R = R 电容部分:Z_L = jwL 电感部分:Z_C = 1/(jwC) Z = R jwL - 1/(jwC)
wL为感抗,1/wC为容抗
特性阻抗
特性阻抗是射频(我们知道广播,手机通信信号,wif所有这些都是向外部发射信号能量的装置,也就是说,能量从天线射出,能量不再回到天线。可以想象,就像机枪向外射击一样,子弹不会回来)传输线影响无线电波电压、电流振幅和相位变化的固有特性,相当于电压与电流的比值。在射频电路中,电阻、电容和电感会阻碍交变电流的流动,因此称为阻抗。电阻吸收电磁能量,理想的电容和电感不消耗电磁能量。阻抗结合影响无线电波电压、电流的振幅和相位。,而。由于射频传输线电压与电流的比值是一定的,特征阻抗是不变的。
特性阻抗不是一个基本概念,而是一个应用于传输线的概念。在高速应用场景中,信号传输线不再被视为理想的导线,也不能忽视传输线上的一些寄生参数,如寄生电阻、寄生电容器和寄生电感。特性阻抗是这些参数在综合传输线场景中的合成参数。
传输线的单位长度可等效为以下模型:
该模型的阻抗表达式为: 理论上,特性阻抗是一个与频率相关的数量。在实际应用中,传输线的电阻部分,即能量消耗部分,往往可以忽略不计,即上述公式中的R和G对于无损传输线,阻抗表达式可以表示为: 同轴电缆:
总结
- 阻抗描述的是一个电路或器件,加上特定的电压,电流会怎么变化。
- 阻抗包括阻性、容性和感性,阻性描述耗散电能,容性描述储存电能,阻抗与频率有关。
- 当电抗部分为0时,电阻是阻抗的特例,电阻与频率无关。
- 对于无损传输线,阻抗与频率无关。