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同轴电缆为什么以50Ω作为标准

菜鸟
2017-12-08 10:44:11    评分

      同轴电缆的阻抗有25Ω、50Ω、75Ω、93Ω等,但在绝大多数场合,都采用50Ω作为标准,这是为什么呢?

      通常认为导体的截面积越大损耗就越低,但事实并非完全如此。同轴电缆的每单位长度的损耗是D/d的函数,也就是说和电缆的特性阻抗有关。下面为电缆损耗的计算公式:

gooxian-公式-3

      下表中表示了公式中各个参数的定义,并列举了一个附抗和损耗关系的实际案例。假设有一条空气介质、固态屏蔽的同轴电缆,其外导体内经保持1cm不变,内导体外径从0.01in至0.28in变化时,根据公式可以计算出电缆的单位长度插入损耗随特性阻抗的变化关系。

      经过计算,我们发现同轴电缆单位长度的最低损耗并非出现在内导体外径d最大时,而是出现在外导体内径与内导体外径之比(D/d)为3.6时,此时电缆的特性阻抗为77Ω,下图呈现了同轴电缆单位长度的损耗与其特性阻抗的关系。

gooxian-同轴电缆关系表

原文来自http://www.hyxyyq.com

gooxian-阻抗与损耗关系图

损耗与阻抗的关系

      对于同轴电缆的最大承受功率,通常认为内外导体的间距越大,则同轴电缆可承受的电压越高,即承受功率越大,但实际上也不完全准确,同轴电缆的最大承受功率同样与其特性阻抗有关。公式给出了电缆的最大峰值功率Pmax

gooxian-公式-4

      可以发现,Pmax与损耗一样也是D/d的函数。

      在空气介质的同轴电缆中,当最大电场强度Em达到约2.9X104V/cm时,就会发生击穿。此公式可以计算出当同轴电缆的外导体内径与内导体外径之比为1.65时,其承受的功率最大,此时对应的特性阻抗为30Ω。下图呈现了同轴电缆的最大承受功率与其特性阻抗的关系。

gooxian-阻抗与损耗关系图-1

承受功率与阻抗的关系

      为了兼顾最小的损耗和最大的功率容量,应该在77Ω和30Ω之间找一个适当的数值。二者的算术平均值为53.5Ω,而几何平均值为48.06Ω;之所以选取50Ω的特性阻抗,是为了做到二者兼顾。此外,50Ω阻抗的射频连接器也吏加容易设计和加工。

      绝大部分应用于通信领域的射频电缆的特性阻抗是50Ω在广播电视中则用到75Ω的电缆。

      大部分的测试仪器都是50Ω的阻抗,如果要测量75Ω阻抗的器件,可以通过一个50Ω/ 75Ω的阻抗变换器来进行阻抗匹配,但是需要注意这种阻抗变换器有约5.7 dB的插入损耗。





关键词: 同轴电缆     损耗     阻抗     标准    

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