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RF中的阻抗匹配和50欧姆是怎么来的
为什么很多射频系统或者部件中, 很多时候都是用50欧姆的阻抗(有时候这
个值甚至就是 PCB板的缺省值) , 为什么不是60或者是70欧姆呢?这个数值是
怎么确定下来的, 背后有什么意义?本文为您打开其中的奥秘。
我们知道射频的传输需要天线和同轴电缆, 射频信号的传输我们总是希望尽可
能传输更远的距离, 为了传输更远的距离, 我们往往希望用很大的功率去发射信号
便千覆盖更大的通信范围。 可是实际上, 同轴电缆本身是有损耗的, 和我们平常使
用得导线—样, 如果传输功率过大, 导线会发热甚至熔断。 这样, 我们就有—种期
望, 试匿寻找一种能够传输大功率, 同时损耗又非常小的同轴电缆。
A B
A:
塑料绝缘层
S : 屏蔽层(信号回路)
D C: 电介质
D:
内芯导体(信号传输
丈;) 射频美:
大概在 1929年, 贝尔实验室做了很多实验, 最终发现符合这种大功率传输, 损
耗小的同轴电缆其特征阻抗分别是30欧姆和 77欧姆。 其中, 30欧姆的同轴电缆可
以传输的功率是最大的, 77欧姆的同轴电缆传输信号的损耗是最小的。 30欧姆和
77欧姆的算术平均值为53.5欧姆, 30欧姆和77欧姆的几何平均值是48 欧姆, 我们
经常所说的 50欧姆系统阻抗其实是 53.5欧姆和48 欧姆的—个工程上的折中考虑,
考虑最大功率传输和最小损耗尽可能同时满足。 而且通过实践发现, 50欧姆的系统
阻抗, 对千半波长偶极子天线和四分之—波长单极子天线的端口阻抗也是匹配的,
引起的反射损耗是最小的。
我们常见的系统中, 比如电视TV和广播FM接收系统中, 其系统阻抗基本上都
是75欧姆, 正是因为75欧姆射频传输系统中, 信号传输的损耗是最小的, TV和广
播FM接收系统中, 信号的传输损耗是重要的考虑因素。 而对千带有发射的电台而
言, 50欧姆是很常见的, 因为最大功率传输是我们考虑的主要因素, 同时损耗也比
较重要。 这就是为什么我们的对讲机系统中, 经常看到的都是50欧姆的参数指标。
如果说阻抗匹配到 50 欧姆, 从数学上, 是可以严格做到的, 但是实际应用中的
任何元件, 线路, 导线都存在损耗, 而且设计的任何系统部件都存在一定的射频带
宽, 所以匹配到50 欧姆, 工程上只要保证所有的带内频点落在 50 欧姆附近即可。
在Smith圆图上来看, 就是尽可能趋近于圆图的圆心即可, 确保带内的射频传输
号尽可能
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