帮忙解惑：阻抗这个参数表达了什么概念？

只看该作者 · 2010-11-13 21:50

阻抗是不是传输线的一个参数？这个值在传输线的每个点上是一个相同的值吗？能用万用个直接像量电阻一样量出来吗？

2万 · 2010-11-14 18:12

本帖最后由 HWM 于 2010-11-14 22:35 编辑

关于传输线的特征阻抗：

先给出算式：

Z₀ = [(jωL + R) / (jωC + Y)]^0.5

其中 ω为传输线上所传的行波角频率，L为单位长度电感量，R为单位长度导线电阻，C为单位长度电容量，Y为单位长度介质电导。（注意：这里采用“单位长度”只是为了避免理论上的麻烦。根据算式可见所谓的单位长度之说没有特定的意义，目的在于当将传输线假设成无限长后，式子还有意义。因此，对于有限长度传输线，完全可以认为L、R、C和Y是全线段上的整体参数。）

上式给出的就是传输线的特征阻抗，其可以从一维有限元电路等效模型的极限所对应的传输线方程中得出。关于相关内容，在此不详表。这里所要说明的是，这个特征阻抗的意义何在，以及理想检测方法。

传输线的特征阻抗，反映了线中行波的I-V关系。注意，对于行驻波，不能简单认为这些关系能直接使用（行驻波必须分解成行波的叠加）。如果传输线中传送着一列行波，某点电压为 u = U e^[j (k x - ω t)]，则此点上流过的电流便就是 i = (U / Z0) e^[j (k x - ω t)]。这就是传输线特征阻抗的意义。

那传输线的特征阻抗是否可以被简单测量呢？如拿个万用表之类的东西。答案是，如果传输线中走的是个纯行波的话，理论上可以。要满足此条件，方法有二：1）在有限长度的传输线端点匹配一个阻抗一致的网络；2）设想传输线为无限长。如此，就可以通过输入一个行波，理论上能测量出传输线的特征阻抗。对于第一种情况，由于需要匹配网络，而前提是已知传输线的特征阻抗，自然没有意义。现在看第二种情况，即假设传输线一端延伸到无穷（无限长）。为了简单起见，仅考虑测量直流特性（这样可以假设用万用表）。直流情况下，特征阻抗为：

Z₀ = [R / Y]^0.5

可利用万用表，理论上直接测得上述参数。

现在给几个情况，供思考：

1）当 R = 0 （传输线中的导线为理想导体）且 Y > 0 时，Z0 = 0 ，（即传输线的直流电阻为零）。为何？

2）当 Y = 0 （传输线中的介质为理想绝缘体）且 R > 0 时，Z0 = ∞ （即传输线的直流电阻为无穷大）。为何？

注：上述“测量”为理论上的，因为现实中传输线不可能无限长。但作为理论分析是可行的。

只看该作者 · 2010-11-14 13:42

:sleepy:

只看该作者 · 2010-11-14 13:42

:):L

只看该作者 · 2010-11-14 13:42

只看该作者 · 2010-11-14 13:42

:lol

只看该作者 · 2010-11-14 13:42

1万 · 2010-11-14 14:38

阻抗是不是传输线的一个参数？这个值在传输线的每个点上是一个相同的值吗？能用万用个直接像量电阻一样量出来吗？
William_2010 发表于 2010-11-13 21:50

一般认为传输线上的阻抗是相同的，但实际上并不保证。因为传输线的物理结构不能保证处处相同。

就传输线而言，阻抗是它的一个参数。但单单说阻抗，未必是传输线的一个参数。因为别的地方也有阻抗一说。

万用表测出来的电阻只是直流电阻，与频率无关。而阻抗是一个与频率有密切关系的参数，因而，两者物理意义和实际值都不相同。

1万 · 2010-11-14 14:42

本帖最后由 iC921 于 2010-11-14 14:45 编辑

关于“两者实际值都不相同”

设实际阻抗是由一只电阻和一只电容并联而成，则频率越高，阻抗越低。万用表测出的是电阻值。
设实际阻抗是由一只电阻和一只电感并联而成，则频率越高，阻抗越高。万用表测出的是0电阻。
设实际阻抗是由一只电阻和一只电容串联而成，则频率越高，阻抗越低。万用表测出的电阻为∞
设实际阻抗是由一只电阻和一只电感串联而成，则频率越高，阻抗越高。万用表测出的是电阻值。

还有许多实际情形，至此你应该明白了。

只看该作者 · 2010-11-14 16:05

:lol

只看该作者 · 2010-11-14 18:08

非常感谢 iC921 的详细解答，关于阻抗我已明白，但还有一点再请教一下：

既然阻抗不=纯粹直流电阻，那在做阻抗匹配设计时为什么可以简单地串联一电阻来加大输入阻抗呢？不知这样问对不对啊，可能我对阻抗匹配的概念都没弄清楚，那可以举个阻抗匹配的实例吗？再次感谢。

只看该作者 · 2010-11-14 18:38

如下图，讲的也是一个阻抗匹配的例子，但这个好像讲的不是传输线的阻抗匹配吧，而好像是负载获最大功率而使R=r，但实际上很多用法如时钟电路，差分电路传输线并不一定是直流信号，也可以通过简单地增大或减小电阻来获得阻抗匹配吗？

只看该作者 · 2010-11-14 20:21

如果你的万用表可以记录下在阶跃信号反射回来之前的电压和电流值，就可以测量特征阻抗
实际嘛，这得靠矢量仪器

对于传输线，其实可以理解成分布参数的网络，如果忽略直流部分R,Y（HWM给了表达式了），这个阻抗是因为信号对分布电感电容的充电使得输入端信号源需要贡献出电流，这个输入电压的电流的关系即由传输线特征阻抗表示

LZ到底想问的是阻抗还是特征阻抗呢？

只看该作者 · 2010-11-14 21:16

如果你的万用表可以记录下在阶跃信号反射回来之前的电压和电流值，就可以测量特征阻抗
实际嘛，这得靠矢量仪器

对于传输线，其实可以理解成分布参数的网络，如果忽略直流部分R,Y（HWM给了表达式了），这个阻抗是因 ...
bbyeah 发表于 2010-11-14 20:21

谢谢bbyeah的解答，阻抗与特征阻抗不一样吗？是不是特征阻抗表示的是传输线材本身具有的阻抗，而平时我们说的阻抗匹配是不是只是从整个输入和输出网络的阻抗匹配呢？

只看该作者 · 2010-11-14 21:34

特征阻抗像一个参考一样，一般就是传输线的阻抗。匹配实际上是设计一个网络（一般是L\C\R），这个网络实现从一个反射系数到另一个反射系数的转化。阻抗匹配实际上就是反射系数的匹配。

只看该作者 · 2011-4-30 12:09

阻抗这个概念表达了在电的传输过程中,能使电压,电流产生相位差的器件参数.该参数是传输线中 R,C,L,F的函数.

只看该作者 · 2011-4-30 12:27

阻抗就是告诉你在低频功率传输时源阻抗和负载阻抗相等，获得最大功率传输
高频信号传输时，阻抗相等防止信号的反射

1万 · 2011-4-30 15:56

本帖最后由雪山飞狐D 于 2011-4-30 20:38 编辑

阻抗时瞬时电阻！！！信号传输过程中“遇到的”电阻，直流电阻是是经过完全反射以后的最终电阻

举个例子：用万用表测量30W公里的远端短路的50同轴电缆，当表笔上的测量电压突然加到电缆上，相当于一个阶跃信号，由此必然会有大量高频分量，这些分量就同过50欧特性阻抗的LC回流，并且电压每前进“一步”后面的都认为是一个阶跃信号，损失的能量通过表笔继续补充，这时测到的“电阻”是恒定50欧，之后信号推进到末端，产生反射，几秒后当反射消失，阶跃信号消失，测到电阻为零~~~

帮忙解惑：阻抗这个参数表达了什么概念？

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