
【計】 characteristic impedance
特性阻抗(Characteristic Impedance)是電磁波在均勻傳輸線中傳播時所呈現的固有阻抗,其定義為電壓波與電流波的比值。該參數反映了傳輸線在高頻信號下的能量傳遞特性,常用符號$Z_0$表示,單位為歐姆(Ω)。其計算公式為:
$$ Z_0 = sqrt{frac{R+jomega L}{G+jomega C}} $$
其中:
在工程應用中,特性阻抗的匹配直接影響信號完整性。例如在PCB設計中,微帶線的特性阻抗通常控制在50Ω(射頻電路)或100Ω(差分信號),以避免信號反射導緻的畸變。同軸電纜的标準特性阻抗則多為75Ω(視頻傳輸)和50Ω(無線通信)。
根據《信號完整性分析》理論,特性阻抗的核心價值在于:當傳輸線終端負載等于$Z_0$時,可實現最大功率傳輸且無信號反射。這一特性在高速數字電路(如DDR内存布線)和微波工程(如天線饋線設計)中具有關鍵作用。
參考文獻:
特性阻抗(Characteristic Impedance)是描述信號在傳輸線中傳播時遇到的綜合阻礙作用的參數,主要用于高頻或高速信號傳輸場景。以下是其核心要點:
特性阻抗是傳輸線在高頻信號下的等效阻抗,反映了電場和磁場能量在傳輸過程中受到的阻力。它并非直流電阻,而是由傳輸線單位長度的電阻(R)、電感(L)、電導(G)和電容(C)共同決定的矢量參數。
在均勻傳輸線中,特性阻抗 ( Z_0 ) 的公式為: $$ Z_0 = sqrt{frac{R + jomega L}{G + jomega C}} $$ 當頻率足夠高時(如射頻信號),電阻 ( R ) 和電導 ( G ) 的影響可忽略,簡化為: $$ Z_0 = sqrt{frac{L}{C}} $$ 其中 ( L ) 為單位長度電感,( C ) 為單位長度電容。
特性阻抗與傳輸線物理結構及材料密切相關:
普通阻抗(Z)是電路中電阻、電感、電容的綜合作用,而特性阻抗是傳輸線固有屬性,需在長線傳輸(波長接近線長)條件下體現。
擴展閱讀:實際工程中常通過調整線寬、介質厚度等參數實現目标阻抗(如單端50Ω或差分100Ω),具體可參考IPC标準或仿真工具。
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