特性阻抗Characteristic impedance
对于理解射频和微波的原理，没有什么比理解特征阻抗的概念更基本的了。当我们谈论50欧姆电缆或75欧姆电缆时，我们实际上是在谈论50欧姆、75欧姆等。
特征阻抗的解释通常是一个令人费解的行解释，然后添加大量的公式和数学论证，这对初学者或业外人士来说是很难理解的，本文将尽可能用更直观的语言来解释。
首先，我们应该明白，50或75欧姆系统通常用于今天的射频/微波系统是一个非常重要的点 "人为 "事实上，它可以很容易地成为43欧姆或其他数字。物理尺寸确实决定了实用同轴电缆的范围在20到200欧姆之间。基于物理尺寸问题和对简单操作需求的影响，我们今天看到的特性阻抗值最终为50和75欧姆（通常）。
同样重要的是要记住，特征阻抗的概念非常广泛，包括所有类型的同轴线、印刷电路线、微带线、带状线、双引线和双绞线。事实上，如果你设计它PCB你可以选择你想要的特征阻抗，而不仅仅是50或75欧姆。
值得注意的是，即使是自由空间本身也有特征阻抗。这种阻抗在自由空间和其他无界介质中被称为本征阻抗（ intrinsic impedance）。
01 50欧姆同轴电缆的实验
假设有人递给你一卷1000英尺长的同轴电缆，并告诉你这是50欧姆的同轴电缆。你决定用你的欧姆表检查这个 "50欧姆 "说。你把欧姆表的一根导线连接到电缆一端的中心导体，另一根连接到外部导体，电缆的另一端是开放的。你会惊讶地看到它的读数接近无限阻抗！为什么它的读数不是50欧姆？
你想知道为什么你没有读到50欧姆，然后短接内导体和远端外导体，然后用电表测量电缆的开口端。现在读数接近零欧姆。为什么？ 你的仪器没有告诉你电缆是50欧姆，因为它不能读取瞬时电压/电流比（V=IR）。普通欧姆表的内阻很高，欧姆表的任何电容都会与内阻相结合，形成一个非常大的时间常数。这种大的时间常数使得这种类型的仪器不可能做出足够快的反应，以 "看到 "在连接欧姆表引线的同轴线上引入的高速脉冲。 因此，典型的欧姆表不能用来测量特性阻抗。我们不试图使用欧姆表，而是使用图1的电路，允许我们通过拨号开关产生电流脉冲。*(星号)表示希望观察和测量电流。 
我们需要开关DISCHARGE确保同轴电缆上没有电压。现在，如果我们把开关拨到CHARGE位置，会发生什么？将电池当开关（ ）当连接到同轴电缆的中心导体时，它开始给同轴电缆 充电有点像给电容器充电。然后，我们可以通过将中心导体与屏蔽层或电池负极短路或将开关置于DISCHARGE放电电缆的位置。 因此，通过操作图1中的简单开关，我们可以在同轴电缆上引入一个 "脉冲 "如果您第一次连接到开关CHARGE在瞬时测量中心导体的电流时，您会看到脉冲电流将达到最大值Imax=Vbat / Zo，其中Zo它是同轴电缆的特性阻抗，因此有时特性阻抗被称为同轴电缆的浪涌阻抗。
02 理想的电容器与理想的同轴电缆充电相比
是什么特性将同轴电缆的冲击电流限制在上述表达式上？或者换句话说，为什么同轴电缆不能 "立即 "充电？为了回答这个问题，让我们研究一下，当理想的电容器连接到图1的开关电路时，它与同轴电缆的充电方式有什么不同？ 从以上讨论中，我们可以形成一个理想的电路，它离不开理想的无限长同轴电缆，见图2。
在图二中，我们有两个盒子，1和2。我们无法看到盒子里面的东西，我们能看到和连接仪器的只有1英尺的阻抗为Z欧姆的裸露的同轴电缆。我们的任务是确定盒子里装的是仅仅是一段无限长的同轴电缆，还是一定量的电缆与无限电容与Z欧姆阻抗构成的电路。 使用欧姆表、电压表、时域反射器、网络分析仪等我们可以测试的东西后，我们可以看到测量结果没有差异，即两者的等效性。 箱子1中装有无限长的同轴电缆，另一个箱子是一小段同轴电缆，电缆内导体和电缆末端的外屏蔽层之间连接着串联RC网络。串联R等于同轴电缆特性阻抗Z欧姆，串联电容为无限电容。这种无限电容器的目的是阻断直流电（但通过所有交流电），以确保简单（理想）的欧姆表检查将读取无限电阻，就像框架1中的无限长同轴电缆一样。 在这个假设的例子中，我们必须使用理想的元件和无限长的电缆，我们的陈述才能严格真实。但这并不意味着这个实验不能在现实生活中重现。事实上，在箱体2中使用非常精确的元件，在箱体1中使用非常长的优质同轴电缆(>100英里)，即使是最好的仪器也很难测量两个盒子之间的差异，至少在某些频率段。
03 其他测量同轴电缆阻抗的方法
电流浪涌法不是通常测量同轴电缆特性阻抗的方法，而是具有直观吸引力的可行方法。测量同轴电缆特性阻抗的另一种方法是测量其单位长度的电感和电容，L单位是欧姆(不是法拉或亨利)，除了C商的平方根等于特征阻抗。
为什么不同的电缆有不同的特性阻抗？每个同轴电缆或其他传输介质都有其独特的单位长度电容和电感。对于同轴电缆，这将由同轴电缆的内外导体比和导体间材料的介电常数决定。微带线主要由轨迹宽度决定pc板介电常数和pc决定板的厚度。
总结
特性阻抗作为射频微波中最为基础的知识，本文简单明了的介绍了为什么目前统一使用50/75欧姆特性阻抗，并利用实验案例测试特性阻抗。我们将之后的文章中对与特性阻抗密切相关的VSWR，进一步介绍和实验证反射系数等概念，欢迎关注。