電子元件傳感器開關(guān) 多種型號(hào) 原裝優(yōu)勢(shì) 量大價(jià)優(yōu)

作者：admin

發(fā)布時(shí)間：2022-04-01

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大家都知道“特性阻抗”，是射頻傳輸線影響高頻電波電壓、電流的幅值和相位變化的固有特性，等于各處的電壓與電流的比值，特性阻抗的單位是歐姆。那么從全世界范圍來看，占主導(dǎo)地位的射頻/微波同軸傳輸線阻抗都是50Ω。特別是在無線通訊領(lǐng)域，各種射頻器件，連接器，同軸線纜cable，甚至一些射頻PCB印制線都是以50Ω阻抗作為標(biāo)準(zhǔn)。這是為什么呢？

合適連接器

01從生產(chǎn)工藝的角度

從PCB生產(chǎn)加工工藝角度出發(fā)，以現(xiàn)有的大部分PCB生產(chǎn)廠商的設(shè)備考慮，生產(chǎn)50Ω阻抗的PCB是比較容易實(shí)現(xiàn)的。

從阻抗計(jì)算過程可知，過低的阻抗需要較寬的線寬以及薄介質(zhì)或較大的介電常數(shù)，這對(duì)于目前高密板來說空間上比較難滿足。

過高的阻抗又需要較細(xì)的線寬及較厚的介質(zhì)或較小的介電常數(shù)，不利于EMI及串?dāng)_的抑制，同時(shí)對(duì)于多層板及從量產(chǎn)的角度來講加工的可靠性會(huì)比較差。

控制50Ω阻抗在使用常用板材（FR4、RO4350B等）、常用芯板的環(huán)境下，生產(chǎn)常用的板厚的產(chǎn)品（如0.508mm、1mm、1.2mm等），可設(shè)計(jì)常見的線寬（4~10mil），這樣板廠加工起來是非常方便的，對(duì)其加工使用的設(shè)備要求也不是很高。

合適連接器平臺(tái)

02從PCB設(shè)計(jì)方面考慮

50Ω也是綜合考慮之后的選擇。從阻抗計(jì)算過程可知，對(duì)于寬度確定的走線，板材介質(zhì)越薄，阻抗越低。3個(gè)主要的因素會(huì)影響PCB走線的阻抗。

首先，是PCB走線近區(qū)場(chǎng)的EMI（電磁干擾）和這個(gè)走線距參考平面的高度（即微帶線到參考地的距離）是成一定的比例關(guān)系的，高度越低意味著輻射越小。

其次，串?dāng)_會(huì)隨走線高度有顯著的變化，把高度減少一半，串?dāng)_會(huì)減少到近四分之一。

最后，高度越低阻抗越小，不易受電容性負(fù)載影響。

03從信號(hào)全路徑方面考慮

設(shè)計(jì)中還需要考慮最關(guān)鍵的一個(gè)因素，那就是芯片的驅(qū)動(dòng)能力，在早期大多數(shù)芯片驅(qū)動(dòng)不了阻抗小于50Ω的傳輸線，而更高阻抗的傳輸線由于實(shí)現(xiàn)起來不便，所以折中采用50Ω阻抗。

04從電氣性能的角度

下面再?gòu)膿p耗的角度看看。在高頻高速線路中有個(gè)趨膚效應(yīng)。業(yè)界己經(jīng)證明50Ω對(duì)于趨膚效應(yīng)來說，它的損耗是最小的。通常電纜的趨膚效應(yīng)損耗L（以分貝做單位）跟總的趨膚效應(yīng)電阻R（單位長(zhǎng)度）除以特性阻抗Z0成正比。

總的趨膚效應(yīng)電阻R是屏蔽層和中間導(dǎo)體電阻之和。屏蔽層的趨膚效應(yīng)電阻在高頻時(shí)，和它的直徑d2成反比。同軸電纜內(nèi)部導(dǎo)體的趨膚效應(yīng)電阻在高頻時(shí)，和他的直徑d1成反比?？偣驳拇?lián)電阻R，因此和(1/d2+1/d1)成正比。

綜合這些因素，給定d2和相應(yīng)的隔離材料的介電常數(shù)Er,可以計(jì)算出在趨膚效應(yīng)損耗最小的情況下d2/d1的比值。假定固態(tài)聚乙烯的介電常數(shù)為2.25，趨膚效應(yīng)損耗最小時(shí)，d2/d1=3.5911得出特性阻抗正是50Ω。

05從歷史的角度

一個(gè)廣為流傳的故事版本，來自于HarmonBanning的《電纜：關(guān)于50Ω的來歷可能有很多故事》。在微波應(yīng)用的初期，二次世界大戰(zhàn)期間，阻抗的選擇完全依賴于使用的需要.對(duì)于大功率的處理，30Ω和44Ω常被使用。

另一方面，最低損耗的空氣填充線的阻抗是93Ω。在那些歲月里，對(duì)于很少用的更高頻率，沒有易彎曲的軟電纜，僅僅是填充空氣介質(zhì)的剛性導(dǎo)管。半剛性電纜誕生于50年代早期，真正的微波軟電纜出現(xiàn)是大約10年以后了。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，需要給出阻抗標(biāo)準(zhǔn)，以便在經(jīng)濟(jì)性和方便性上取得平衡。在美國(guó)，50Ω是一個(gè)折中的選擇；為聯(lián)合陸軍和海軍解決這些問題，一個(gè)名為JAN的組織成立了，就是后來的DESC，由MIL特別發(fā)展的歐洲選擇了60Ω。

事實(shí)上，在美國(guó)最多使用的導(dǎo)管是由現(xiàn)有的標(biāo)尺竿和水管連接成的，51.5Ω是十分常見的?？吹胶陀玫?0Ω到51.5Ω的適配器/轉(zhuǎn)換器，感覺很奇怪的最終50Ω勝出了，并且特別的導(dǎo)管被制造出來（也可能是裝修工人略微改變了他們管子的直徑）。不久以后，在象Hewlett-Packard這樣在業(yè)界占統(tǒng)治地位的公司的影響下，歐洲人也被迫改變了。

上邊說是一個(gè)故事，但是確實(shí)反映出一個(gè)事實(shí)，50Ω是一個(gè)經(jīng)過大量實(shí)踐后的折中產(chǎn)物。早期微波射頻系統(tǒng)常用同軸線纜作為連接線，從設(shè)計(jì)角度考慮，肯定是希望經(jīng)過同軸線纜傳輸?shù)奈⒉ㄉ漕l信號(hào)傳輸功率能盡量大，而傳輸損耗盡量的小。

大概在1929年，貝爾實(shí)驗(yàn)室做了很多實(shí)驗(yàn)和推導(dǎo)，最終發(fā)現(xiàn)對(duì)于同軸線纜，當(dāng)同軸線特征阻抗為30Ω時(shí)，可以傳輸?shù)男盘?hào)功率是最大的；當(dāng)同軸線特征阻抗為77Ω時(shí)，同軸線纜傳輸信號(hào)的損耗是最小的。

30Ω和77Ω的算術(shù)平均值為53.5Ω，30Ω和77Ω的幾何平均值是48Ω，我們經(jīng)常所說的50Ω標(biāo)準(zhǔn)阻抗其實(shí)是53.5Ω和48Ω的一個(gè)工程上的折中考慮，即同時(shí)兼顧最大功率傳輸和最小損耗。

而且，通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，50Ω的系統(tǒng)阻抗，對(duì)于半波長(zhǎng)偶極子天線和四分之一波長(zhǎng)單極子天線的端口阻抗也是匹配的，引起的反射損耗是最小的。

綜上，對(duì)于射頻應(yīng)用種的50Ω阻抗標(biāo)準(zhǔn)，是業(yè)界經(jīng)過長(zhǎng)期的實(shí)踐統(tǒng)一下來的，從生產(chǎn)制造上，從設(shè)計(jì)上，電氣性能上，歷史因素上都是一個(gè)折中的選擇。

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