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关于特性阻抗的讨论

时间:10-02 整理:3721RD 点击:
本人现在对特性阻抗不是太了解,看了些资料还是不太明白,望哪位大虾指教。谢谢

1.关键问题是,对于微波传输线,电流电压测量都很困难,波导尤其困难,所以,就不能用R=V/I来定义
2.首先应该理解波导中的模式问题,至少应该知道,对于不同TE,TM模式,波阻抗也是不同的
3.对于传输线上的TEM波,来说,电压电流唯一,波阻抗唯一,所以用一个概念来定义传输线上的行波电压和电流之比,就是通常说的特征阻抗,Z0=sqrt(L/C),只与传输线电感电容有关。
——xidian.edu.cn

电磁场在物质中传输,总是有电场和磁场存在,为了研究不同介质,不同的传输特性,使用 电场 / 磁场的比值 来描述(此处可能不准确,要加系数)。
1)当频率为零时,变成直流,这时候电场 / 磁场 可以转化为 电压 / 电流 来描述。 R = V / I 。阻抗R为一实数,对应着能量损耗。
2)频率不为零时, 在单一介质中传输时,电场 / 磁场 = Zreal + Zimag。
      如果介质为非损耗的,比值应该是个纯虚数。表示电场,磁场相位差90度,而能量损耗为E叉乘B,所以损耗为零。
      如果介质是有损耗的,则实部对应着能量损耗。
举两个例子:
     在真空中传播的电磁波,它的特征阻抗好像是120PI吧。
     传输线中的特征阻抗,书上都有推导,看应用条件不同有50或75欧姆。
我想你的困惑,应该是为什么有特征阻抗这个参数,它有什么意义吧。
     波在一种介质中传播时,它是可以沿着传播方向一直向前,而没有反射的。如果遇到不同的介质,因为参数的不同,在分界面上会有反射,折射。宏观上就是驻波比大于1。
      所以我们就需要一个参数,如果两个介质的这个参数相同,波在这个分界面上就没有反射,也就是传输中的匹配。这个参数就是特性阻抗了。所以做实验,设计产品时,当涉及到很多个系统部件的时候,你只需要要求大家的特性阻抗都一样,那就没有问题了。
     可能还有一些细节和情况没考虑到,你想到再问吧。

你是不是觉得阻抗应该就是阻抗了,怎么又出来个特征阻抗,有什么意义呢? :)
拿到一根传输线,想把它接到仪器上,而仪器那边的输入阻抗是50欧姆,你得保证接了这个传输线对系统没有影响,而且这个传输线长一点,还是短一点也是没关系的。如果你直接测量这个传输线的阻抗,显然是没有什么意义的。
想象一下,信号源那边的输出阻抗是50欧姆,信号从信号源出来,在接口和传输线的地方,一看这边的特征阻抗也是50欧姆,ok,接着向前传,没有反射,在传输线中传输也是没有反射的,一直向前走,到了仪器接口,也是没有反射。这样你找传输线的时候,只要找一个特征阻抗是50欧姆的就行了。

一个比较简单的例子就是,找一个50欧姆的标准电阻,连着一个特征阻抗为50欧姆的传输线,这样无论传输线长度是多少,从这边看过的阻抗永远都是50欧姆。

谢谢两位小编的回答,  
一个比较简单的例子就是,找一个50欧姆的标准电阻,连着一个特征阻抗为50欧姆的传输线,这样无论传输线长度是多少,从这边看过的阻抗永远都是50欧姆。?
  还有特性阻抗怎么测量这个值?
这两个问题还不明白!

1)如果传输线不一样,输入阻抗就不一样的话,驻波也会不一样,那么整个系统的性能就大受影响,这显然是不能接受的。而我们实际做实验时,需要用传输线连接仪器设备时,一般就随手拿了一根相同规格的传输线,是吧。
理论上,你可以看一下传输线原理中的输入阻抗,当传输线的特征阻抗和后面接入的阻抗值相同时,刚好可以全部约掉,就剩下一个阻抗值了,与长度什么的没有关系了。
2)特征阻抗 这个参数是表示某个物质的本身参数的,和电导率,介电常数什么的地位相同了。楼上也说了,传输线的特征阻抗可以简化为sqrt(L/C),这个L,C是传输线模型中的等价电容和电感。至于如何测量特征阻抗,应该不能直接测量得到的吧。

问题问的好,他的意思是,当50欧姆的传输线连接在50欧姆的电阻上的时候,线上载的是行波,此时沿线电压电流振幅不变,沿线上个点阻抗都等于传输线的特性阻抗。
至于第二个问题吧,开路测一次输入阻抗,短路测一次输入阻抗,相乘,开根,得到的就是特征阻抗。可以翻看廖承恩 的 《微波技术基础》 西安电子科技大学出版社 PP 27-28
----xidian.edu.cn

好像明白了点,原以为学了电动力学之后对天线了解了点,其实现在自己还是很多都不懂。还得加油呀!
谢谢各位小编的指点。

建议小编学习一下pozar的微波工程一书。可以对这类问题有比较全面的了解。

我觉得你再看一下电动力学吧,如果了解了比较透彻的话,应该没问题的。

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