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阻抗随频率增加不一定会减小——

时间:10-02 整理:3721RD 点击:
许多人都在讲随着频率的升高,传输线的特征阻抗会减小,我也一直这么认为。之前虽然有些疑问,但苦于无法验证自己的想法。用过polar的人应该都见过与下面类似的结果,相信很多人也是基于此得出的结论吧。


       随着频率的升高,传输线电感会减小,而对于大多数pcb材料在频率升高时它的介电常数也会减小,从而导致传输线的有效电容也会减小。电感和电容都发生了变化,这使的我们不好判断阻抗的变化趋势了。
    这里选取一种PCB材料的PP,它的参数如下图:


       首先根据上述参数调整叠构,使得差分对阻抗约为90欧姆,如下图:


       然后,将介质材料的介电常数按上面数据设置为分段形式:
      


然后点击calculate,得到如下结果:


       这里给出不设置分段介电常数情况下的结果方便大家对比:


       现象描述:(1)介电常数分段情况下,在1GHz以内阻抗随频率增加而减小;1GHz以上阻抗随频率增加而增加(变化幅度较小),最终趋向稳定。
              (2)介电常数固定的情况下,传输线阻抗随频率增加而减小,最终趋向稳定。
    原因分析:对传输线阻抗产生影响的因素为电感和电容,电感减小导致阻抗减小(假设电容不变),电容减小导致阻抗增加(假设电感不变)(1)介电常数分段情况下,1GHz以内介电常数没有变化,仅电感对阻抗产生了影响;1GHz以上电感和电容都减小,共同影响了传输线阻抗。(2)介电常数固定的情况下,阻抗只受电感变化影响,电感持续减小导致阻抗持续减小。
    结论:频率升高,传输线的阻抗不一定会减小,可能会增加,也可能在不断波动。这里是特例,当然不能认为频率升高阻抗就增加了。

附:
介电常数分段情况下,电容和电感的变化如下:



介电常数固定情况下,电容和电感的变化如下:




我觉得可以从S11呈周期性波动来反向验证,传输线的阻抗也是周期性波动的。

学习了

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