搜索同軸傳輸線-特性阻抗選擇
2017-08-11 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
同軸線是由內、 外同軸的兩導體柱構成, 中間為支撐介質, 如上圖所示。其中, 內、外半徑分別為a和b, 填充介質的磁導率和介電常數分別為μ和ε。其特性阻抗的選擇主要有以下三方面因素:
1.耐壓最高時的特性阻抗
當外導體接地, 內導體接上的電壓為Um, 則內導體表面的電場為:
為達到耐壓最大, 設Ea取介質的極限擊穿電場, 即Ea=Emax, 故:
求U
max取極值, 可得b/a=e(數學常量)時固定外導體半徑的同軸線達到最大電壓。此時同軸線的特性阻抗為:
2. 傳輸功率最大時的特性阻抗
限制傳輸功率的因素是內導體的表面電場,由同軸線傳輸功率計算公式:
式中, x=b/a。
求Pmax最大值, 可得當x為以下值時,Pmax值最大。
相應的特性阻抗為:
當同軸線中填充空氣時, 相應于傳輸功率最大時的特性阻抗為30Ω。
3. 傳輸衰減最小時的特性阻抗
同軸線的損耗由導體損耗和介質損耗引起, 由于導體損耗遠比介質損耗大, 這里我們只討論導體損耗的情形。設同軸線單位長電阻為R, 而導體的表面電阻為Rs, 兩者之間的關系為:
由于導體損耗而引入的衰減系數α
c為:
要使衰減系數α
c 最小, 則應滿足 b/a = 3.59, 此時特性阻抗為:
當同軸線中填充空氣時, 衰減最小時的特性阻抗為76.7Ω
小結:
在不同的使用要求下, 同軸線應有不同的特性阻抗。實際使用的同軸線的特性阻抗一般有50Ω和75Ω兩種。
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50Ω的同軸線兼顧了耐壓、功率容量和衰減的要求, 是一種通用型同軸傳輸線;
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75Ω的同軸線是衰減最小的同軸線, 它主要用于遠距離傳輸。
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