射频系统中的50欧姆特性阻抗详细介绍

　　射频行业里，经常会听到一些说法，这根电缆的特性阻抗是50欧姆，这条微带线的特性阻抗是50欧姆等等。此时很多初学者或者行业外的人就范嘀咕了： “什么？？导线的“阻抗”有50欧姆？那这根导线的质量也太差了吧！” “什么？？一米长“阻抗”为50欧姆的微波电缆要500rmb？？你在逗我吗？” …… 没错，射频单盘中的信号走线大多是“特性阻抗”为50欧姆的微带线；一根一米长，可以传输最高频率为20GHZ信号的50欧姆要500rmb。造成这些误解的原因，我们要区分两个物理量：一个是“阻抗”；一个是“特性阻抗”。后者相对前者多了“特性”二字。 “阻抗”表示导体对电流阻碍作用的大小。导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。电阻的单位是欧姆。 “特性阻抗”，是射频传输线影响高频电波电压、电流的幅值和相位变化的固有特性，等于各处的电压与电流的比值，特性阻抗的单位也是欧姆。要理解“特性阻抗”的概念，我们先要弄清楚什么是传输线。简单的说，传输线就是能够传输信号的连接线。电源线，视频线，USB连接线，PCB板上的走线，都可以称为传输线。如果传输线上传输的信号是低频信号，假设是1KHz，那么信号的波长就是300公里（假设信号速度为光速），即使传输线的长度有1米长，相对于信号来说还是很短的，传输线对信号的幅度和相位影响是很小的。但是对于高速信号来说，假设信号频率提高到300MHz，信号波长就减小到1米，这时候1米的传输线和信号的波长已经完全可以比较，在传输线上就会存在波动效应，在传输线上的不同点上的电压电流就会不同。在这种情下，我们就不能忽略传输线对信号造成的影响。传输线相对信号来说就是一段线，我们要用长线传输里的理论来解决问题。在传输线是长线的前提下，传输线的模型不再是一根阻抗很低的导线模型，而是分布参数网络。如图1所示，传输线经常用双线来示意，图1中无穷小长度△z的一段线可以模拟为图2中的一个集总元件电路，其中R，L，G，C为单位长度的量，定义如下： R表示单位长度的串联电阻，单位为Ω/M L表示单位长度的串联电感，单位为H/M G表示单位长度的并联电导，单位为S/M C表示单位长度的并联电容，单位为F/M