传输线的特性
『壹』 什么是传输线的特性阻抗,输入阻抗和负载阻抗
传输线特性阻抗(characteristic impedance of transmission
line)传输线处于行波传输状态时,同一点的电压电流比。它具有阻专抗量属纲,其数值只和传输线的结构、材料和频率有关。当传输线为无限长时,传输线的特性阻抗也就是它的策动点阻抗。
传输线特性阻抗用Zc表示,单位为欧姆(Ω)。
双线传输线的特性阻抗是一个复数,模值和相角均随频率而变化,见图1。
频率超过30kHz时,Zc趋近于一个常数,且是电阻性的,Zc的数值与传输线的长度无关。当传输线不存在反射波,或反射波的幅度与入射波相比可予忽略时,其数值与传输线始端的输入阻抗相等。
特性阻抗是双线传轴线的二次参数之一,理论上可以从它的一次参数导出:
我国2.6/9.5mm中同轴电缆的标称特性阻抗值为75Ω,1.2mm铜芯载波对称电缆的特性阻抗约为172Ω。
『贰』 高频状态下传输线的特性阻抗由什么决定与长度有无关系
理论上与抄长度没有关系袭,特性阻抗的定义就是一个截面.可以想象成水管中液体流动在微分的每个截面上的阻力(每个截面是不相同的).
理论上的主要决定因素是:电介质(介电常数),传输线的物理结构等(常见的有双绞线,双排线,同轴线,微带等,各种都有专门的计算公式).
而根据个人经验,影响因素还包括:传输的信号的波长(和频率的积为常数,所以如果说频率也是一样),芯线的材质(有一定关系,与波长也有一定关系,但影响较小,普通情况下没考虑过,但工艺稳定性较差时可能考虑,其实也就是考虑感抗).
在通常的设计中,大家一般都是考虑线路的容抗,而没有考虑感抗,认为线缆的感抗是一个常数,其实这是一个误区,主要原因是很多人对感抗比较陌生,而容抗较容易理解.
『叁』 什么是 传输线 的特性阻抗
传输线的每一小段都相当于一个电阻电感电容组成的二端网络。用这个模型推导传输线的电压电流方程,可以得到一个有阻抗量纲的中间量,这个就是特性阻抗。
『肆』 电缆相关术语英语版
与电缆相关的关键术语和概念
传输线特性(Transmission line characteristics)
Adaptec的研发力量主要集中在了解那些可能影响到电缆信号传输准确率的特性上。这些特性包括阻抗、衰减、串音、延时和延时倾斜。传输特性告诉我们传输线在一系列给定条件下将如何工作。传输特性是所有电缆特幸福互作用下的结果。
特征阻抗(Characteristic impedance)
特征阻抗是指一条传输线上的电阻、电导、电感和电容的综合影响。
电缆的特征阻抗必须与发射和接收电路的阻抗相匹配。否则将产生信号反射,造成信号损失和变形。
对阻抗的影响(Effects on impedance)
对阻抗的影响因素主要有导体尺寸、绝缘材料、绝缘厚度、屏蔽效果和频率。
电容(Capacitance)
电容是电子电路上的一种特性,与电压变化相对抗。电容使通过传输线的信号发生变形,因此,电容越小越好。电容的大小取决于频率。
对电容的影响(Effects on capacitance)
电缆设计中的许多因素会影响到电容,包括绝缘材料和厚度。
电介质(Dielectric)
电介质是电缆中位于导体之间的物质。充当电介质材料的物质应该具有极差的导电性,但能够非常有效地支持静电场,就像在电容器中起的作用一样。电介质的一个重要特性是它支持静电场,但以发热方式所消耗的能量最少。电介质损失(因发热引起的能量损失)越小,其材料的效果就越好。绝缘材料的电介质常数变化将影响电缆的特性。
电感(Inctance)
电感是电子电路中对抗电流变化的特性。任何导体在通过电流时都会受到电感的影响,因此,电路中的电感越小越好。电感使通过传输线的信号发生变形,其大小取决于频率。
对电感的影响(Effects on inctance)
许多电缆设计因素能影响电感。主要因素有导体尺寸、绝缘厚度和屏蔽效果。
电感器(Inctor)
电感器是一种被动电子元件,以磁场形式贮存能量。电缆本身就是一种电感特性很低的直线电感器。
电阻器(Resistance)
电阻在电子线路中阻碍电流的流动。所有金属性导体都具有电阻,其值越小越好。电阻以发热的形式消耗传输线中的能量。
外皮的作用同样会影响到电阻。在频率增高时,外皮作用加大,使信号聚集于导体的外缘。
对电阻器的影响(Effects on resistance)
许多电缆设计因素能影响电阻,包括导体尺寸、导体材料、电镀材料、温度和长度。
衰减或插入损失(Attenuation or insertion loss)
衰减是信号长距离传输过程中自然产生的一种结果,通常以dB/ft为单位进行测量。它使信号的振幅减小或缩短,而损失的信号以发热或反射的形式被浪费掉。任何类型的信号都回产生衰减。传输过程中的衰减越小越好。
对衰减的影响(Effects on attenuation)
衰减受到导体尺寸、导体/电镀材料、绝缘材料、阻抗和频率的影响。
串音(Crosstalk)
串音是指通过一个电缆元件的信号对另一个电缆元件中信号的影响。它是电缆中噪音的主要来源。来自一个信号的噪音会影响到其它信号,产生信号歪斜-在同一位置上两个信号间的差异。
串音是一个信号的电场或磁场对另一信号的电场或磁场产生作用而导致的干扰。产生串音的现象通常称为电磁冲突(EMI)。
对串音的影响(Effects on crosstalk)
导体类型、扭曲、屏蔽和频率等电缆特性会影响串音。
衰减与串音的比率(Attenuation to crosstalk Ratio)
衰减与串音的比率(ACR)是指由电线或电缆传输媒体所产生的信号衰减与远端串音之间的差异,以分贝为单位。
接收信号要达到一个可被接受的数位出错率,其衰减和串音都必须降至最低。在实际应用中,衰减取决于电线或电缆传输媒体的长度和规格,是一个固定的量值。但是我们可以通过保证使双绞线紧紧地但不变形地绞合在一起,并且通过正确固定和安装电线和电缆媒体之间的连接器来减少串音。
ACR是一个定量指标,表明在一个通讯电路中,衰减过的信号比目的(接收)端的串音强多少。在正常性能下,ACR的指数至少要达到几个分贝。如果ACR不够大,出错就会很频繁。在许多场合中,即使对ACR有很小的提高,都能大大降低数位出错率。
时间与传播延迟(Time and propagation delay)
信号歪斜和延时与信号通过传输线所需要的时间间隔有关。歪斜是指最早和最晚到达目的或起始端的信号之间的时间差异。而一根电缆的传播延迟测量的是信号在该传输线上经过的时间。
对时间与传播延迟的影响(Effects on time and propagation delay)
传播延时和信号歪斜受绝缘材料和导线绞合的影响。导线绞合引起的双线长度不一和电介质变形,电介质常数的变化,导体和介质间的空气间隙,由于电缆本身造成的双线长度不一都会反过来影响信号歪斜。数据时钟出错的可能性将随着延时和信号歪斜的增加而增加。
传播延迟受电感和电容的影响。信号速度按光速的百分之多少作为速度因子来测量。速度因子越大,传播延迟就越小。
『伍』 微波传输线主要有哪几种类型,其主要特点是什么
按传输媒质和结构上的特点,传输线可分为双线传输线、微带传输线、波导管传输线、表面波传输线和光导纤维等类。
双线传输线
由两拫平行的导电金属线(一般为铜、钢或铝线)构成,传送横电磁波的传输线。按结构又可分为对称型和同轴型两类。我国广泛使用的架空明线、各种对绞电缆和星绞电缆,都属于对称型的双线传输线。中同轴和小同轴电缆则属于同轴型的双线传输线。
随着频率的提高,双线传输线的金属损耗和介质损耗都迅速增加。而且传输线的横向尺寸与波长相比已经不能忽略,对设备的制造工艺和维护标准都提出了更为严格的要求。特别是对称型双线传输线开放式的电磁场,回路间的耦合也愈为严重。因此传输频率较低。我国的高频对称电缆一般开放频率在252kHz以下的60路载波系统;中同轴电缆一般开放1800路载波通信系统,频率8.5MHz。
微带传输线
用于微波波段的一种不对称传输线,传输准TEM波。结构的形式较多,性能用途也不相同。标准微带的结构形式,是在较宽的接地金属带上方紧贴一层介质基片,基片的另一侧贴附一条较窄的金属长条。标准微带线是微波集成电路中常用的一种传输线。
波导管传输线
用于微波波段中由空心导电金属管构成的一种非TEM波传输线。波导管常用紫铜、黄铜等良导体制成,内壁还常镀有一层导电性能优良的银,使管壁具有很高的导电率。波导管的形状主要有圆形、矩形和椭圆形等多种。
波导管由于管壁导电面积大,导电率高,因而金属 热损耗比较小,也没有辐射损耗(因为场是封闭的)和介质损耗(因为管内没有固体介质)。一般用于厘米波和毫米波段。
表面波传输线
由单根圆形截面的金属导体构成的波导,又称高-包线。导体表面覆有一层某种与内部导体电特性不同的介质材料,可以露天悬挂,导引电磁波沿传输线的表面传输。
光纤传输线
利用光导纤维作传输媒质,引导光线在光纤内沿光纤规定的途径传输的传输线。根据传输模式的不同,可分为单模光纤与多模光纤两类。光纤传输线具有通信容量大、传输距离远、不受电磁干扰、抗腐蚀能力强、重量轻等许多技术上的优点,是本世纪70年代出现的一种受到广泛欢迎的传输线。
以上就是传输线分类有哪些的全部内容了,当然,传输线不仅用于传送电能和电信号,还可以构成电抗性的谐振元件。例如,长度小于1/4波长的终端短路或开路的传输线,其输入阻抗是感抗或容抗;长度可变的短路线可用作调配元件(短截线匹配器)。