传输线特性及量测技术
《数字多媒体信号高速传输线缆技术规范》

数字多媒体信号高速传输线缆技术规范Digitial multimedia highspeed cable qualification2019-X-XX发布2019-X-XX实施前言数字多媒体信号高速传输线作为4K/8K产业的重要组成部分,是连接信息源与显示系统的重要通道。
随着超高清显示设备的不断普及,传统高清线缆已不能满足当前和未来的超高清显示传输要求。
根据我国超高清传输产业和市场发展需求,在中国电子视像行业协会指导下,联合电视品牌厂商和数字多媒体信号高速传输线龙头企业共同制定本标准,本标准的建立填补了我国在数字多媒体信号高速传输线的标准的空白,特别在8K传输的技术要求和测试方法上处于国际领先地位,具有国际前瞻性,从而引导消费升级和行业有序竞争,推进整合国内超高清传输研究的优势力量,提升我国在超高清传输技术领域的持续自主创新能力和未来竞争能力。
本标准按照GB/T 1.1-2009 给出的规则起草。
本文件的某些内容可能涉及专利,本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。
本标准由中国电子视像行业协会归口。
本标准主要起草单位:中国电子视像行业协会、深圳市中彩联科技有限公司、广东省电线电缆行业协会、深圳创维-RGB电子有限公司、TCL电子控股有限公司、深圳市华星光电技术有限公司、青岛海信电器股份有限公司、康佳集团股份有限公司、青岛海尔多媒体有限公司、厦门厦华科技有限公司、深圳市和宏实业有限公司、惠州市秋叶原实业有限公司、中航光电精密电子(深圳)有限公司、武汉博昇光电股份有限公司、武汉联胜光电技术有限公司、佛山市顺德区禾惠电子有限公司、深圳市埃尔法光电科技有限公司、常州安澜电气有限公司、广东省连接器协会。
(排名不分先后)本标准主要起草人:郝亚斌、冯晓曦、杨勇、梁宇彤、张利利、石峰、贺顺亮、黄卫东、黄飞、梁宁、李永方、袁元春、温俊玮、陈乐、王甫柱、刘卫锋、罗晓霞、江永胜、叶灿、唐凌峰、龙勇、黄君彬、梁建锋、周淑彬。
TDR测试原理及测试方法

TDR测试原理及测试方法TDR(Time Domain Reflectometry)是一种利用时间域反射原理进行测量和分析的技术。
它可以用于测试电缆、光纤、导线和其他传输线的长度和故障位置的测量和定位。
本文将介绍TDR的测试原理和常用的测试方法。
TDR的测试原理:TDR利用脉冲信号在传输线上传播后反射回来的方式来测量和分析传输线的特性。
当测试脉冲信号被发送到传输线上时,如果传输线中存在任何异常,如开路、短路、电容、电感、故障等,脉冲信号会由于信号的传播速度不一致产生反射。
TDR测量的基本思想是测量传输线上脉冲信号的传播时间和反射幅度,并通过分析脉冲信号的时间和幅度变化来判断传输线的长度、故障位置以及故障类型。
当脉冲信号从传输线的开路端口发出后,如果传输线上存在短路或开路故障,反射信号会立即返回。
通过测量脉冲信号从发射端到反射端的时间差,可以计算出传输线的长度。
同时,通过分析反射信号的幅度变化,可以判断传输线上的故障类型,如短路、开路、电容或电感。
TDR的测试方法:1.单点TDR测试法:单点TDR测试法是最常用的TDR测试方法之一、它适用于测试传输线的长度和故障位置。
测试时,只需将TDR测试装置的正负端口分别连接到传输线的两端,在TDR测试装置上设置合适的测试参数,发送脉冲信号,然后测量反射信号的时间和幅度。
2.双点TDR测试法:双点TDR测试法是一种高精度的测试方法,适用于测量非常短的传输线长度和高精度的故障定位。
它通过在传输线上加入反射比较点来实现。
测试时,将TDR测试装置的一个端口连接到传输线的起点,另一个端口连接到传输线的终点,并在传输线上插入一个移动导频器。
测试过程中,移动导频器的位置会不断改变,然后根据测量到的反射信号的时间和幅度来计算出传输线的长度和故障位置。
3.耦合TDR测试法:耦合TDR测试法是一种常用的用于测试电缆中间接头的方法。
测试时,将TDR的正端口连接到一个中间接头,负端口连接到电缆的起点或终点,然后发送脉冲信号进行测量。
传输线原理

传输线原理
传输线原理指的是在电信领域中,用来传输高频电信号的电缆或导线。
其基本原理是利用电磁波在导线或电缆中的传播特性来传输信号。
在传输线中,主要有两种模式的信号传播:差模模式和共模模式。
差模模式是指信号在两个导线之间以相反的极性传播,而共模模式是指信号以相同的极性在两个导线上共同传播。
传输线的传输特性主要包括电阻、电感、电容和导纳等参数。
电阻表示传输线中电流受到阻碍的程度,电感表示在传输信号时线路对磁场的反应,电容表示在线路上存储电荷的能力,导纳则表示电流与电压之间的关系。
在传输线中,信号的传输速度和衰减程度取决于传输线的特性阻抗。
如果输入端和输出端的特性阻抗相等,就可以实现信号的完美传输。
否则,会出现信号的反射和衰减现象。
为了保持信号的完整性,传输线中常采用匹配网络来匹配源和负载的阻抗。
匹配网络可以使信号在传输线中保持一致的特性阻抗,从而最大限度地减少信号的反射和衰减。
此外,传输线还会受到信号的串扰影响。
串扰是指传输线上的两个信号相互干扰,使得接收信号的质量下降。
为了减少串扰效应,可以采用屏蔽措施或增加信号之间的间隔。
总之,传输线原理是通过合理设计电路和选用合适的传输线,
使得高频信号能够在电路中稳定传输,减少信号衰减和串扰,确保信号的质量和完整性。
射频微波实验报告

一、实验目的1. 理解射频微波的基本原理和关键技术。
2. 掌握射频微波元件的特性参数测量方法。
3. 熟悉射频微波系统的搭建和调试技术。
4. 提高对射频微波电路设计和分析能力。
二、实验原理射频微波技术是现代通信、雷达、遥感等领域的重要技术。
本实验主要涉及以下原理:1. 射频微波传输线:了解射频微波传输线的种类、特性及其在射频微波系统中的应用。
2. 射频微波元件:掌握射频微波元件(如衰减器、隔离器、滤波器等)的工作原理和特性参数。
3. 射频微波系统:了解射频微波系统的组成、工作原理和调试方法。
三、实验内容1. 射频微波传输线测量:使用矢量网络分析仪测量微带传输线的特性参数(S参数)。
2. 射频微波元件测量:测量衰减器、隔离器和滤波器的特性参数(如插入损耗、隔离度、带宽等)。
3. 射频微波系统搭建:搭建一个简单的射频微波系统,并进行调试。
四、实验步骤1. 实验一:射频微波传输线测量(1)准备实验设备:矢量网络分析仪、微带传输线、测试夹具等。
(2)设置测试参数:起始频率、终止频率、步进频率等。
(3)连接设备:将矢量网络分析仪、微带传输线和测试夹具连接好。
(4)进行测试:启动矢量网络分析仪,进行S参数测量。
(5)分析结果:根据测量结果,分析微带传输线的特性参数。
2. 实验二:射频微波元件测量(1)准备实验设备:矢量网络分析仪、衰减器、隔离器、滤波器等。
(2)设置测试参数:起始频率、终止频率、步进频率等。
(3)连接设备:将矢量网络分析仪、射频微波元件连接好。
(4)进行测试:启动矢量网络分析仪,进行特性参数测量。
(5)分析结果:根据测量结果,分析射频微波元件的特性。
3. 实验三:射频微波系统搭建(1)设计系统方案:根据实验要求,设计射频微波系统方案。
(2)搭建系统:按照设计方案,搭建射频微波系统。
(3)调试系统:对系统进行调试,确保系统正常工作。
(4)测试系统:对系统进行测试,验证系统性能。
五、实验结果与分析1. 射频微波传输线测量结果:测量得到微带传输线的S参数,分析其特性参数。
实验5微波的传输特性和基本参数测量

实验五微波的传输特性和基本测量0 前言在微波测量技术中,微波测量的主要内容是频率、驻波比、功率等基本参数。
在微波工程设计中,多数情况下由于边界条件的复杂性,理论分析往往只能获得近似解,最终要通过微波测量来解决,因此,掌握微波测量技术对今后实际科研工作是非常有用的。
1 实验目的(1)初步了解微波测量系统,了解微波器件的使用和特性。
(2)了解微波测量技术,微波的传输特性。
(3)熟悉测量微波的基本参数:频率、驻波比。
(4)了解微波波导波长以及自由空间波长之间的关系。
2 原理2.1 频率的测定由于波长与频率满足关系λ=c/f,因此波长的测量和频率的测量是等效的。
在分米波和厘米波波段,频率的测量常采用谐振腔式波长计,而谐振腔波长计又可分两种:即是传输型谐振腔波长计和吸收型谐振腔波长计。
传输型谐振腔有两个耦合元件,一个将能量从微波系统输入谐振腔,另一个将能量从谐振腔输出到指示器。
当谐振腔调谐于待测频率时,能量传输最大,指示器的读数也最大。
吸收式波长计的谐振腔只有一个输入端与能量传输线路衔接,调谐是从能量传输线路接收端指示器读数的降低看出。
本实验所用的是吸收式波长计:如图(5—1)所示。
此波长计由传输波导与圆柱形谐振腔构成。
连接处利用长方形孔作磁耦合,螺旋测微计(读数结构)在旋转时与腔内活塞同步。
利用波长表可以测量微波信号源的频率。
当构成波长计的空腔与传输的电磁波失谐时,它既不吸收微波功率,也基本不影响电磁波的传输。
这种当谐振腔内活塞移动到一定位置,腔的体积正好使腔谐振于待测信号的频率,就有一部分电磁波耦合到腔内并损耗在腔壁上,从而使通过波导的信号减弱,即旋转波长表的测微头,当波长表与被测频率谐振时,将出现吸收峰。
反映在检波指示器上是一跌落点,此时读出波长表测微头的读数,再从波长表频率对照表上查出对应的频率。
如图(5—2)为不同谐振腔波长计的谐振曲线。
图5—1 吸收式波长计图5—2 谐振腔波长计谐振曲线(a)为传输型谐振腔波长计谐振曲线 (b)为吸收型谐振腔波长计谐振曲线2.2 波导波长以及驻波比的测量:关于驻波比,定义为波导中驻波极大值点与驻波极小值点的电场之比。
超导材料的介电特性测试与分析方法

超导材料的介电特性测试与分析方法引言:超导材料是一类具有极低电阻和完全抗磁性的材料,具有广泛的应用前景。
了解超导材料的介电特性对于研究其物理性质和开发新型超导器件至关重要。
本文将介绍超导材料的介电特性测试与分析方法,包括介电常数、介电损耗和介电强度等方面的测试技术。
一、介电常数测试方法介电常数是衡量材料对电场响应的能力的物理量,对于超导材料的电性能研究非常重要。
常见的介电常数测试方法包括静电法、交流电桥法和微波法等。
1. 静电法静电法是一种简单且常用的介电常数测试方法。
该方法通过测量材料在外加电场下的电荷分布情况来确定介电常数。
实验中,可以使用电容测量仪测量材料在不同电场强度下的电容值,然后根据电容和电场强度的关系计算出介电常数。
2. 交流电桥法交流电桥法是一种精确测量介电常数的方法。
该方法利用电桥平衡原理,通过调节电桥的参数使得电桥两侧电压相等,从而测量出材料的介电常数。
这种方法适用于高频范围内的介电常数测试。
3. 微波法微波法是一种用于测量高频范围内介电常数的方法。
该方法利用微波传输线的特性,通过测量材料对微波的传输和反射来确定介电常数。
微波法具有高精度和宽频带的特点,适用于研究超导材料的介电特性。
二、介电损耗测试方法介电损耗是材料在电场作用下能量损耗的量度,对于超导材料的电性能评估和应用具有重要意义。
常见的介电损耗测试方法包括电桥法、谐振法和热解法等。
1. 电桥法电桥法是一种常用的介电损耗测试方法。
该方法通过测量材料在交流电场下的电阻和电容值,从而计算出介电损耗。
实验中,可以使用电桥测量仪测量材料的电阻和电容,然后根据电阻和电容的关系计算出介电损耗。
2. 谐振法谐振法是一种用于测量介电损耗的方法。
该方法利用谐振电路的特性,通过测量谐振电路的频率和带宽来确定材料的介电损耗。
谐振法适用于高频范围内的介电损耗测试。
3. 热解法热解法是一种测量介电损耗的非接触方法。
该方法利用材料在交变电场下的热解现象,通过测量材料的温度变化来确定介电损耗。
视频监控系统无线传输设备射频技术指标与测试

视频监控系统无线传输设备射频技术指标与测试1 范围本标准规定了工作在336MHz~344MHz或1785MHz~1805MHz频段视频监控系统无线传输设备的主要射频技术参数、限值要求和测试方法。
本标准适用于工作在336MHz~344MHz或1785MHz~1805MHz频段视频监控系统中的无线传输设备,包括基站、中继台和便携台等设备。
2 技术要求2.1 通用技术要求2.1.1 工作频率2.1.1.1 概述视频监控系统无线传输设备的用户应按照国家无线电管理部门的相关规定申请台站执照,并按照执照中指配的工作信道使用,不可随意更改工作信道。
2.1.1.2 336MHz~344MHz频段视频监控系统无线传输设备336MHz~344MHz频段视频监控系统无线传输设备的信道间隔为2MHz。
336MHz~344MHz频段视频监控系统无线传输设备的中心频率可由公式(1)得出: (1)f=N+2337⨯c式中:f——设备工作中心频率,单位为MHz;cN——整数,取值范围0~3。
2.1.1.3 1785MHz~1805MHz频段视频监控系统无线传输设备1785MHz~1805MHz频段视频监控系统无线设备可使用250kHz或者500kHz信道间隔。
基站和终端设备允许多信道合并使用,基站最大允许使用5MHz,终端类设备最大允许使用1MHz。
当信道间隔为250kHz时,其设备工作中心频率见公式(2):+=)f+(N.01785⨯125125. (2)c式中:f——设备工作中心频率,单位为MHz;cN——整数,取值范围1~80。
当信道间隔为500kHz时,其设备工作中心频率见公式(3):=)++f(N11785⨯5.0125. (3)c式中:f——设备工作中心频率,单位为MHz;cN——整数,取值范围1~40。
2.1.2 天线端口视频监控无线传输设备的天线端口分别开路、短路3min后,其射频性能不变。
视频监控无线传输设备天线端口阻抗为50 。
实验七微波技术解读

实验七微波的传输特性和基本测量微波通常是指波长为 1mm 至 1m ,即频率范围为 300GH Z至 300MHz 的电磁波。
其下端与无线电通讯的短波段相连接,上端与远红外光相邻近。
根据波长差异还可以将微波分为米波,分米波,厘米波和毫米波。
不同范围的电磁波既有其相同的特性,又有各自不同的特点。
下面对微波的特点作简要介绍。
1.微波波长很短,比建筑物、飞机、船舶等地球上一般物体的几何尺寸小得多,微波的衍射效应可以忽略,故,微波与几何光学中光的传输很接近,具有直线传播性质,利用该特点可制成方向性极强的天线、雷达等。
2.微波频率很高,其电磁振荡周期为 10-9—10-12秒,与电子管中电子在电极间渡越所经历的时间可以相比拟。
因此,普通的电子管已不能用作微波振荡器、放大器和检波器,必须采用微波电子管(速调管、磁控管、行波管等)来代替。
其次,微波传输线、微波元器件和微波测量设备的线度与微波波长有相近的数量级,因此,分立的电阻器、电容器、电感器等全不同的微波元器件。
3.微波段在研究方法上不象低频无线电那样去研究电路中的电压和电流,而是研究微波系统中的电磁场。
以波长、功率、驻波系数等作为基本测量参量。
4.许多原子、分子能级间跃迁辐射或吸收的电磁波的波长处在微波波段,利用这一特点研究原子、原子核和分子的结构,发展了微波波谱学、量子无线电物理等尖端学科,以及研究低嘈声的量子放大器和极为准确的原子、分子频率标准。
5.某些波段的微波能畅通无阻地穿过地球上空的电离层,因此微波为宇宙通讯、导航、定位以及射电天文学的研究和发展提供了广阔的前景。
由此可见,在微波波段,不论处理问题时所用的概念、方法,还是微波系统的原理结构,都与普通无线电不同。
微波实验是近代物理实验的重要实验之一。
微波技术的应用十分广泛,深入到国防军事(雷达、导弹、导航),国民经济(移动通讯、卫星通信、微波遥感、工业干燥、酒老化),科学研究(射电天文学、微波波谱学、量子电子学、微波气象学),医疗卫生(肿瘤微波热疗、微波手术刀),以及家庭生活(微波炉)等各个领域。
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I(z) RZ + V(z) _
Z
LZ
RZ
LZ
GZ
CZ
(a)
I(z)
LZ + V(z) CZ Z
LZ
CZ
(b)
图3 高频时传输导线的等效电路 (a) 有损失 (b) 无损失
若坐标轴为 z 轴向,由图 3 中的等效电路,应用 Kirchhoff 电流定律
i 0
i( z, t ) Gzv( z z, t ) Cz v( z z, t ) i( z , t ) 0 t
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图2
同轴电缆 ( 传输线 ) 架构
2 电波在传输线传输的数学式
高频电路中由于集总组件 (Lumped element) 的尺寸相当接近波长, 组 件尺寸引起的效应不能再忽略, 低频等效电路的特性无法充分反应组件的 功能,因此必须以分布式组件 (Distributed element) 电路讨论之。 分布式电路将组件的尺寸效应纳入考虑,如图 3 所示,长度为 Z 线 段的等效电路,包括串接电感 L 、电阻 R 及并接的电纳 G 、电容 C 等组 件,这些组件的存在完全符合电磁理论的安培定律、法拉第定律等特性。
I ( z) Vo jz Vo jz e e Zo Zo
(19a) (19b)
波长则为
2
2 LC
(20a)
在无损耗 ( 0 ) 材质中的相位速度为
vp
1 LC
(20b)
3 传输线特性参数
以上的讨论,传输线重要的参数特性与分布参数 R 、 L、 C 、 G 有关, 其中的特性阻抗 Z o 与传播常数 j 均称为传输线的特性参数,表 1 说明双绞线、同轴电缆及平行板的分布参数,传输线参数 R 、 L、 C 与 G 的推导将于本章节中讨论。
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同轴电缆的特性阻抗为:
Zo
60
r
ln
b a
()
(22b)
其中 b 为外导体半径 (cm) , a 为内导体半径 (cm) 。 两面平行板传输线的特性阻抗为:
Zo
d W
()
(22c)
其中 d 为两平行板的间距, W 为平行板的宽度, 为平行板间介 电材料的电波特性阻抗。
(6a) (6b)
在时变量为弦波函数时,时变电压与电流可表示为:
v( z, t ) V ( z )e jt , i( z, t ) I ( z )e jt
其中复数 j 1
dV ( z ) ( R jL) I ( z ) ZI ( z ) dz dI ( z ) (G jC )V ( z ) YV ( z ) dz
I ( z)
R jL
(Vo e z
Vo z Vo e ) Zo
e
z
Vo z e Zo
(12) (13a) (13b)
其中特性阻抗 Z o 以及
R jL
Io
R jL Z G jC Y
Vo
Io
Zo
Vo
频域时,电压波三维空间相量的数学式为:
当使用传输线传送信号时,只有一维参数,所以信号强度可表示为:
v( z, t ) Re[V ( z )e jt ]
| Vo | cos(t z )e z | Vo | cos(t z )e z
其中 j 其中 是复数 (Complex) 电压 Vo 的相位角。 (16)
Zo
R jL L G jC C
(21b)
在此情况下,特性阻抗 Z o 与频率无关且为实数。 当传输线为低损耗时,亦即
R L 以及 G C
特性阻抗 Z o 可化简为
Zo
R jL L R 1/ 2 G 1 / 2 (1 ) (1 ) G jC C jL jC
2. 传播常数 传播常数表示电磁波沿传播路径行进时衰减与相位变化的参数。
( R jL)(G jC ) j
其中 ( np/m )为衰减系数, (rad/m) 为相位常数 (Phase constant). 无损耗传输线时,亦即 R=G=0 , j LC ) j
Zo
60
D ln( ) ( ) d r
(5)
Байду номын сангаас
其中: D= 导线外导体的直径 (mm) d= 导线内导体的直径 (mm)
r = 导线两导体间绝缘层的介电常数 。
图1
各种不同类型的传输线 (a) 同轴电缆 (b) 带线 (c) 同平面导波管 (d) 微带线 (e) 槽线导波管 (f) 双绞线 (g) 导波管
表1 双绞线、同轴电缆及平行板的分布参数
1. 特性阻抗 Z o 特性阻抗 Z o 的倒数为特性导纳 Y o ,一般表示式为 :
Yo
G jC 1 R jL Z o
(21a)
为 一 复 数 (Complex) 且 与 信 号 频 率 有 关 , 若 传 输 线 是 无 损 耗 线 (Lossless), 则 R=G=0,
(18a)
LC
0
特性阻抗 Zo
R jL L G jC C c 1 相速度 v p r LC Zo
(18b) (18c)
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其中 c 为真空中的光速, r 为介质材料的相对介电系数。
V ( z ) Vo e jz Voe jz
1 C L (R G ) j LC j 2 L C
GZ o R C G L R ) c d 2 L 2 C 2Z o 2
及 LC 其 中 c
R C R 表 示 传 输 导 线 的 导 电 损 失 (Conduction 2 L 2Z o
L 1 R 1 G (1 )(1 ) C 2 jL 2 jC
L 1 R G [1 ( )] C 2 jL jC
L C
()
双导线的特性阻抗为 :
Z o 120 ln[
D D 2D ( ) 2 1] 120 ln d d d
(22a)
其中的D为两导线中心的距离, d 为导线的直径。
E ( x, y, z ) ar Eo ( x, y, z )e j
或者
(14a) (14b) (14c)
E ( x, y, z ) ar Eo ( x, y, z )e j
或者一般表示式
E ( x, y, z ) ar Eo ( x, y, z )e k r
其中: 为相位,简化起见可设之为 0 ,而 k 为传播常数 ( 向量 ) 。 又位置向量 r a x x a y y a z z
得 或
2
vp
2f f f
(17a) (17b) (17c)
vp
f
许 多 实 例 中 , 传 输 线的 损 失 很 小 , 因 此 可忽 略 不 计 其 损 失 , 也就 是 R=G=0 , 此时传播常数 成为:
j ( R jL)(G jC ) j LC
E ( x, y, z ) xE1( x, y, z )e j1 yE2 ( x, y, z )e j2 z E3 ( x, y, z )e j3 V ( z ) Vo e z Vo ez
同理,时域的电压表示式为 对应的相量 (Phasor) 表示式为: (15b)
电场强度的时变函数 ( x, y, z, t ) 为:
( x, y, z, t ) Re[ E ( x, y, z )e jt ] ( x, y, z, t ) xE1 cos(t 1) yE2 cos(t 2 ) zE3 cos(t 3 ) (15a)
0 , LC
低损耗传输线时,亦即 R L and G<< C ,则
( R jL)(G jC ) j LC (1
j LC [(1 1 R G )(1 )] 2 jL jC
R G )(1 ) jL jC
1 R G j LC [1 ( )] 2 jL jC
Kirchhoff 电压定律 e 0 i( z, t ) v( z, t ) Rzi ( z, t ) Lz v ( z , t ) 0 t 令 z 0 得到如下列的方程式:
v( z, t ) i( z, t ) Ri( z, t ) L z t i( z, t ) v( z, t ) Gv ( z, t ) C z t
(7a) (7b)
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式 (7a) 对 z 微分后,将式 (7b) 代入,则有:
d 2V ( z ) dz d 2 I ( z) dz
其 中
2 2
2V ( z ) 0 2 I ( z) 0
(8) (9)
是 传 输 线 的 传 播 常 数 , 数 学 式 为 : (10)
Zo=
(2) (3) (4)
( R jL)(G jC ) = j
其中 为信号的角频率 (Angular Frequency) , 为传输线的相位常数, 2 , 为信号在传输线内的波长, 为传输线单位长度的衰减系数。
由式 (2) 到 (4) 得知,特性阻抗 Z o 与传输线的构造、尺寸、导体绝缘材 质等有关。一般同轴电缆的特性阻抗 Z o 可由下式求之: