鲁蛇我来稍微解释一下,何谓“特征阻抗”(Characteristic impedance)
要详细解释的话,需要讲到大量电磁学的理论
不过应该大多数的人都会看不懂,然后直接 END
我是希望可以用很简略的文字让各位有个概略的认识...
各位应该有听过“电生磁,磁生电”吧?(如果连这都没听过我就无能为力了)
经过许多伟大的科学家的研究,发现变动的电场可以感应出磁场,反之亦然
然后马克斯威尔提出了电磁波的概念
不断变化的电场可以感应出不断变化的磁场,变成波动的形式存在
然后因为电场和磁场的互相感应,所以两者的波型要一样
而电场和磁场的振幅的比值 则会是一个固定值(这个值会跟空间结构和材料有关)
而 导线上传送的电压和电流 和 电磁波的电场和磁场 其实是一体的两面
所以导线上传送的 电压波 和 电流波 的 振幅的比值 也会是一个固定值
这个值就是“特征阻抗”(Characteristic impedance)
来举个简单的例子
Ro RL
┌﹌──────────────﹌┐
○ │
├────────────────┤
▼ ▼
这是一个传输线的略图,然后我们假设这条传输线的特征阻抗是 Rc
─┐
└→
Ro RL
┌﹌──────────────﹌┐
V○ │
├────────────────┤
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一开始我们从源头打入 V 的电压,同时伴随的电流是 V/Rc
────────────────┐
└→
┌─
←┘
Ro RL
┌﹌──────────────﹌┐
V○ │
├────────────────┤
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当这个电压跑到 RL 的时候,因为阻抗不匹配,会产生反射波
这个反射波的量必须符合边界条件,使得 RL 身上的电压电流必须符合欧姆定律
所以 RL 身上的 总电压/总电流 = ( V→ + V← )/( I→ + I← ) = RL
───────────────────┐
└→
┌────────────────
←┘
Ro RL
┌﹌──────────────﹌┐
V○ │
├────────────────┤
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等到反射波跑回到源头的时候,电压电流就稳定下来,然后就回到直流下的电阻分压
直流的时候,导线本身的电阻通常会低到可以忽略
如果是更复杂的电路架构,就会有更复杂的穿透和反射,甚至会有多次来回反射
导线里面传递的电压波和电流波就是电磁波的一种
所以他们的传递速度差不多就是光速,一公尺长的导线不用一奈秒就可以跑完
所以导线内的这些穿透反射的现象,大概几到几十奈秒就会稳定下来
但是会不会有影响,就要看实际状况和需求而定
所以做个结论
导线上传送的 电压波 和 电流波 的 振幅的比值 就是“特征阻抗”
但是导线本身的电阻是极低的...
这样各位有稍微的了解了吗?