对于射频人员来说,50ohm是个非常熟悉的。设计PCB线宽时,为了保证信号的有效传输,都会把微带线的特征阻抗设置到50 Ohm.
可是前段时间,有位做结构的同事,问我,你们射频的50ohm到底是什么呢?和我们常规的电阻阻值有啥区别呢?一下子,还真是把我问住了。一直都说,匹配到50ohm,但还真没想过这50ohm 到底是代表啥呢?
赶紧去找书看,然后理解总结了一下。
所谓特征阻抗,指信号沿着传输线传输时,当没有反射或者反射波来之前,信号所看到的阻抗。
那为什么,当我们用万用表测试一端短路的同轴线时,电阻显示为0,而不是50ohm的特征阻抗呢?
这是因为万用表响应速度慢,等我们读到数时,该数为反射波与入射波叠加后呈现的阻抗,而不是反射波来之前,万用表看到的阻抗。
以微带线为例,如下图所示,由两个导体组成,分别为signal path和return path. 由安培定理可知,电流永远是一个闭合回路。也就是说,电流永远都要回到它流出的地方【1】。
理解这个了的话,就可以把微带线看成如下图所示。
当信号频率升高时,传输线的长度与信号波长比较接近,所以在传输线的不同位置,其电压和电流的幅值和相位都可能发生变化,即分布参数的效应在传输线上体现出来了。
可以把等效为下图所示电路。
由文献【2】可以得到:
即,Z0和微带线的分布参数有关。在实际应用中,传输线的损耗很小,可以近似忽略,则:
由此,可以看到,微带线的特征阻抗只与微带线本身的尺寸有关系,与频率关系基本没有关系。
文献【1】:David M.POZAR,MICROWAVE ENGINEERING(4th Edition) page49-52
文献【2】:Eric Bogatin,What is Characteristic Impedance