文章整理自EDA365电子论坛<射频|微波论坛>、汪洋大海版主的技术帖。
在学习射频和微波的基本原理过程中,也许没有比理解特性阻抗的概念更为重要了。
在【关于射频线的50欧阻抗匹配,125V是怎么测出来的?】文章中,我们也知道为何现在多使用50欧姆系统了。(文章题目是一个链接,点击即可阅读原文哦)
可是我们拿出一个万用表后,可以很方便的测试50欧姆电阻器,拿着这个万用表测试50欧姆电缆时,测试电缆芯和地铜皮时,得出结果往往是无穷大;测试电缆两头的电缆芯时,得到的结果是0欧姆,那50欧姆在哪儿了?
万用表没有告诉您电缆为50欧姆的原因是它无法读取瞬时电压/电流比(dV =dI*R)。
其实普通的欧姆表具有非常高的内阻,欧姆表中的任何电容将与内部电阻结合会形成非常大的时间常数。
这种大的时间常数使得这种类型的仪器不可能快速响应,以便在连接欧姆表导线的那一刻“看到”在同轴线上引入的高速脉冲。
所以我们不能使用常规的欧姆表测试方法来进行测试,于是我们将采用图2的电路方案。该电路允许我们通过切换开关来产生电流脉冲。
利用电流表检查电路上的脉冲电流。
图1
我们将假设开关已经处于放电位置很长时间,确保同轴电缆上不存在电压。现在,如果我们将开关转到CHARGE(充电),会发生什么?
此时开关将电池( )连接到同轴电缆的中心内导体,它开始对该同轴电缆进行充电,类似于对电容器充电。
然后,我们可以通过将中心导体短路到屏蔽线、关闭电池或切换开关到放电位置来放电。
这样,通过操作图2的简单开关,我们可以在同轴电缆上引入电流“脉冲”。
如果您在开关首次连接到CHARGE(充电)时测量中心导线中的电流,您将看到将达到最大值Imax = Vbat / Zo的电流脉冲,其中Zo是同轴电缆的特性阻抗,Vbat是电池电压。有时,特性阻抗也称为同轴电缆的浪涌阻抗。
那究竟是同轴电缆的什么特性对浪涌电流形成如上式的约束关系,换句话说为什么同轴电缆不能‘立即’充电?
为了回答这个问题,我们来对比一下一个理想电容器的充电方式和按照图1连接开关电路的同轴电缆。
理论上,如果把一个理想电容和一个同样理想的电源相连,在那一刻的瞬时电流将会无穷大,电容器将立即完成充电。
当然这里的假设是理想电容器在电流路径中具有零电阻和零电感,并且物理长度被视为零,这样电容器立刻完成充电了。
而我们实际的同轴线缆的等效电路图中可以看出:
图2
有单位长度的电感分量(和电阻分量),并具有物理长度,这些因素都导致浪涌电流产生迟滞。
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