
【计】 characteristic impedance
特性阻抗(Characteristic Impedance)是电磁波在均匀传输线中传播时所呈现的固有阻抗,其定义为电压波与电流波的比值。该参数反映了传输线在高频信号下的能量传递特性,常用符号$Z_0$表示,单位为欧姆(Ω)。其计算公式为:
$$ Z_0 = sqrt{frac{R+jomega L}{G+jomega C}} $$
其中:
在工程应用中,特性阻抗的匹配直接影响信号完整性。例如在PCB设计中,微带线的特性阻抗通常控制在50Ω(射频电路)或100Ω(差分信号),以避免信号反射导致的畸变。同轴电缆的标准特性阻抗则多为75Ω(视频传输)和50Ω(无线通信)。
根据《信号完整性分析》理论,特性阻抗的核心价值在于:当传输线终端负载等于$Z_0$时,可实现最大功率传输且无信号反射。这一特性在高速数字电路(如DDR内存布线)和微波工程(如天线馈线设计)中具有关键作用。
参考文献:
特性阻抗(Characteristic Impedance)是描述信号在传输线中传播时遇到的综合阻碍作用的参数,主要用于高频或高速信号传输场景。以下是其核心要点:
特性阻抗是传输线在高频信号下的等效阻抗,反映了电场和磁场能量在传输过程中受到的阻力。它并非直流电阻,而是由传输线单位长度的电阻(R)、电感(L)、电导(G)和电容(C)共同决定的矢量参数。
在均匀传输线中,特性阻抗 ( Z_0 ) 的公式为: $$ Z_0 = sqrt{frac{R + jomega L}{G + jomega C}} $$ 当频率足够高时(如射频信号),电阻 ( R ) 和电导 ( G ) 的影响可忽略,简化为: $$ Z_0 = sqrt{frac{L}{C}} $$ 其中 ( L ) 为单位长度电感,( C ) 为单位长度电容。
特性阻抗与传输线物理结构及材料密切相关:
普通阻抗(Z)是电路中电阻、电感、电容的综合作用,而特性阻抗是传输线固有属性,需在长线传输(波长接近线长)条件下体现。
扩展阅读:实际工程中常通过调整线宽、介质厚度等参数实现目标阻抗(如单端50Ω或差分100Ω),具体可参考IPC标准或仿真工具。
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