“50欧姆”特性阻抗的由来 |
您所在的位置:网站首页 › 锣的由来 › “50欧姆”特性阻抗的由来 |
硬件之家原创文章系列之《“50欧姆”特性阻抗的由来》 接触过高速高频、射频以及微波等行业的朋友都知道传输线要做50欧姆特性阻抗匹配,那为什么一定要匹配到50欧姆,而不是25欧姆或者75欧姆等其它数呢? 带着这个问题,我们继续看下去。 一、50欧姆的由来纵观50欧姆特性阻抗的发展历史,我们可以得出它由来的两个主要因素: 1、理论因素:50欧姆传输线的特定优势; 2、行业发展:大公司对行业标准的话语权; 1 理论因素——50欧姆的优势 在通信设备中,主要关注同轴电缆的两个性能指标: ①功率容量:即可以传输最大的信号功率值,决定了设备的发射功率; ②传输损耗:即信号输出过程中在同轴线上的损耗大小,决定了传输的距离; 同轴电缆的功率容量 同轴电缆的功率容量公式如下: 其中,参数a、b表示同轴电缆的内径与外径的大小。对上述公式取导数之后可以计算其极限值: 因此最大功率容量就决定了一组同轴线的特性阻抗: 通过上面两个公式联立,可以计算得到: 当阻抗为30欧姆时,同轴线可以获取最大的功率传输容量; 2 同轴电缆的传输损耗 同轴线的传输衰减常数为: 其中,参数a、b表示同轴电缆的内径与外径的大小。对上述公式取导数之后可以计算其极限值: 因此最小衰减常数就决定了一组同轴线的特性阻抗: 通过上面两个公式联立,可以计算得到: 当阻抗为77欧姆时,同轴线可以获取最小的传输衰减常数。这也是电视系统采用75欧姆同轴传输线的原因,因为衰减小可以传输得足够远。 30欧姆和75欧姆的权衡结果 为了使得同轴线兼具最佳的功率容量与衰减常数,经过反复的权衡后,最后选择30欧姆与75欧姆之间平均值与最简值:50欧姆。 因此,50欧姆就此诞生了! 二、行业发展——美国标准在Harmon Banning 的《电缆:关于 50 Ohm的来历可能有很多故事》一文中,详细介绍了关于50欧姆标准阻抗的来历: 在微波应用的初期,二次世界大战期间,阻抗的选择完全依赖于使用的需要,对于大功率的处理,30欧姆和44欧姆常被使用。另一方面,最低损耗的空气填充线的阻抗是93欧姆。 在那些岁月里,对于很少用的更高频率,没有易弯曲的软电缆,仅仅是填充空气介质的刚性导管。半刚性电缆诞生于 50 年代早期,真正的微波软电缆出现是大约 10 年以后了。 随着技术的进步,需要给出阻抗标准,以便在经济性和方便性上取得平衡。 在美国,敲定了50 欧姆是一个折衷的最佳方案。为了联合陆海军解决这些问题,成立了一个名为JAN的组织,由MIL(American military standard,美国军用标准)专门开发。 不久以后,由于美国惠普公司(Hewlett-Packard)等主导世界舞台级公司的影响,欧洲人也被迫改变选择50欧姆标准。 从此,50欧姆标准一统江湖。 硬件之家,技术向前 stay hungry , stay foolish . 求知若饥,虚心若愚。 |
CopyRight 2018-2019 办公设备维修网 版权所有 豫ICP备15022753号-3 |