同轴线高频电容特性阻抗计算
特征阻抗计算公式
特征阻抗计算公式
特性阻抗计算公式推导过程
传输线路的阻抗特性""Zo是指波在传输线中电压振幅和电流振幅的比率。
是指当电缆无限长时该电缆所具有的阻抗，是阻止电流通过导体的一一种电阻名称，它不是常规意义上的直流电阻。
一条电缆的特性阻抗是由电缆的电导率、电容以及阻值组合后的综合特性。
假设--根均匀电缆无限延伸，在发射端的在某一-频率下的阻抗称为“特性阻抗”(Characteristic Impedance)。
这些参数是由诸如导体尺寸、导体间的距离以及电缆绝缘材料特性等物理参数决定的。
测量特性阻抗时，可在电缆的另一-端用特性阻抗的等值电阻终接，其测量结果会跟输入信号的频率有关。
特性阻抗的测量单位为欧姆。
在高频段频率不断提高时，特性阻抗会渐近于固定值。
例如同轴线将会是50或75欧姆;而常用非屏蔽双绞线的特性阻抗为100欧姆，屏蔽双绞线的特性阻抗为150欧姆。
特征阻抗如何计算
特征阻抗是对于交流信号（或者说高频信号)来说的。
PCB走线中特征阻抗计算公式:。
同轴电缆单位长度电容
同轴电缆单位长度电容
摘要：
1.同轴电缆的定义和作用
2.同轴电缆单位长度电容的概念
3.同轴电缆单位长度电容的计算公式
4.影响同轴电缆单位长度电容的因素
5.同轴电缆单位长度电容在实际应用中的意义
正文：
同轴电缆是一种广泛应用于通信、电视和网络领域的传输介质。
它由一个导体、一个绝缘层和一个网状屏蔽层组成，具有很好的抗干扰性和传输性能。
在设计和使用同轴电缆时，了解同轴电缆单位长度电容的概念和计算方法是非常重要的。
同轴电缆单位长度电容是指同轴电缆每单位长度的电容量。
它是描述同轴电缆传输线特性的一个重要参数，与电缆的物理结构和传输信号的频率有关。
同轴电缆单位长度电容的大小直接影响到电缆的传输性能和抗干扰能力。
计算同轴电缆单位长度电容的公式为：
C = πεr * (
D - d) / d
其中，C 表示同轴电缆单位长度电容；εr 表示介质的相对介电常数；D 表示电缆的外径；d 表示电缆的芯线直径。
影响同轴电缆单位长度电容的因素主要有：电缆的物理结构、介质的相对介电常数、电缆的外径和芯线直径等。
在实际应用中，为了获得更好的传输性
能和抗干扰能力，需要根据具体需求选择合适的同轴电缆，并合理设计电缆的物理结构。
总之，同轴电缆单位长度电容是描述同轴电缆传输线特性的一个重要参数。
阻抗的有关计算公式
影响高频测试的因素一、影响特性阻抗的主要因素即电容与电感间的关系（公式见图）从阻抗公式看影响特性阻抗值的只有外径（外径可以看成和导线间距α相等）、总的绞合系数（λ）、组合绝缘介质的等效相对介电常数（εr）。
而且，Z正比于α和λ，反比于εr。
所以只要控制好了α、λ、εr的值，也就能控制好了Z。
一般来说节距越小Z越小，稳定性也越好，ZC 的波动越小。
1导体外径：绝缘外径越小阻抗越大。
2电容：电容越小发泡度越大同时阻抗也越大；3绝缘外观：绝缘押出不能偏心，同心度控制在90%以上；外观要光滑均匀无杂质，椭圆度在85%以上。
电线押完护套后基本上阻抗是不会再出现变化的，生产过程中的随机缺陷较小时造成的阻抗波动很小，除非在生产过程有过大的外部压力致使发泡线被压伤或压变形。
当较严重的周期性不均匀缺陷时，且相邻点间的距离等于电缆传输信号波长的一半时，在此频率点及其整数倍频率点上将出现显着的尖峰（即突掉现象），这时不但阻抗不过，衰减也过不了。
二、各工序影响衰减的主要因素a衰减＝a金属衰减+a介质材料衰减+a阻抗不均匀时反射引起的附加衰减1.导体：导体外径下公差，电阻增大，影响传输效果及阻抗；所以一般都采用上公差的导体做发泡线。
高频时信号传输会出现集肤效应，信号只是在导体的表面流过，所以要求导体表面要平滑，绞合绝对不能出现跳股现象，单支导体及绞合后的圆整度要好。
导体束绞、绝缘押出及芯线对绞时张力都不能过大，以防拉细导体。
2.绝缘：在绝缘时影响衰减的因素主要有绝缘材料、绝缘线径稳定性、发泡电容值及气泡匀密度、同心度（发泡层及结皮的同心度）、芯线的圆整度。
在测试频率越高时对发泡材料的要求越高，但现在所用的DGDA3485是现在高频线用得最广泛的化学发泡料。
控制绝缘主要有以下几项：A.外径要控制在工艺要求偏差±0.02mm之内；B.发泡要均匀致密，电容要控制在工艺要求偏差±1.0PF之内；C.绝缘外结皮厚度控制在0.05mm以内；D.色母配比不能过大，越少越好，在1.5%左右；E.外观：外观要光滑均匀，无杂质，椭圆度在85%以上。
50ohm特点阻抗与阻抗匹配[整理版]
![50ohm特点阻抗与阻抗匹配[整理版]](https://img.taocdn.com/s3/m/cfb5fa12cd1755270722192e453610661ed95a30.png)
一、50ohm特征阻抗终端电阻示图B.终端电阻的作用：1、阻抗匹配，匹配信号源和传输线之间的阻抗，极少反射，避免振荡。
2、减少噪声，降低辐射，防止过冲。
在串联应用情况下，串联的终端电阻和信号线的分布电容以及后级电路的输入电容组成RC滤波器，消弱信号边沿的陡峭程度，防止过冲。
C.终端电阻取决于电缆的特性阻抗。
D.如果使用0805封装、1/10W的贴片电阻,但要防止尖峰脉冲的大电流对电阻的影响，加30PF的电容.E.有高频电路经验的人都知道阻抗匹配的重要性。
在数字电路中时钟、信号的数据传送速度快时，更需注意配线、电缆上的阻抗匹配。
高频电路、图像电路一般都用同轴电缆进行信号的传送，使用特性阻抗为Zo＝150Ω、75Ω的同轴电缆。
同轴电缆的特性阻抗Zo，由电缆的内部导体和外部屏蔽内径D及绝缘体的导电率er决定：另外，处理分布常数电路时，用相当于单位长的电感L和静电容量C的比率也能计算，如忽略损耗电阻，则图1是用于测定同轴电缆RG58A/U、长度5m的输入阻抗ZIN时的电路构成。
这里研究随着终端电阻RT的值，传送线路的阻抗如何变化。
图1 同轴传送线路的终端电阻构成只有当同轴电缆的特性阻抗Zo和终端阻抗FT的值相等时，即ZIN＝Zo＝RT称为阻抗匹配。
Zo≠RT时随着频率f，ZIN变化。
作为一个极端的例子，当RT＝0、RT＝∞时可理解其性质(阻抗以，λ/4为周期起伏波动)。
图2是RT＝50Ω(稍微波动的曲线)、75Ω、dOΩ时的输人阻抗特性。
当Zo≠RT时由于随着频率，特性阻抗会变化，所以传送的电缆的频率特上产生弯曲.二、怎样理解阻抗匹配？阻抗匹配是指信号源或者传输线跟负载之间的一种合适的搭配方式。
阻抗匹配分为低频和高频两种情况讨论。
我们先从直流电压源驱动一个负载入手。
由于实际的电压源，总是有内阻的（请参看输出阻抗一问），我们可以把一个实际电压源，等效成一个理想的电压源跟一个电阻r串联的模型。
假设负载电阻为R，电源电动势为U，内阻为r，那么我们可以计算出流过电阻R的电流为：I=U/(R+r)，可以看出，负载电阻R越小，则输出电流越大。
同轴电缆的阻抗计算
同轴电缆的阻抗计算
同轴电缆的阻抗是由内导体半径、外导体半径和绝缘材料介电常数等参数决定的。
通常，同轴电缆的阻抗可以根据以下公式计算：Zo = ln(D/d)/(2π∈)，
其中Zo表示同轴电缆的特性阻抗，D表示内导体直径，d表示外导体直径，∈表示绝缘材料的介电常数。
如果需要计算不同频率下的阻抗，可以使用L和C值的组合公式，其中L为同轴电缆的感应值，C为同轴电缆的电容值。
具体公式如下：Zo = (L/C)^(1/2)。
以上是同轴电缆阻抗的基本计算方法，但实际计算中还需要考虑许多因素，如分布电容、信号频率等。
所以在实际应用中，建议根据具体情况选用符合实际需要的同轴电缆，并按照制造商提供的参数进行匹配和调试。
矩形同轴线特性阻抗
矩形同轴线特性阻抗一、计算方法对于TEM 传输线来说，由表达式Z 1'0)(-=cC 知要计算矩形同轴线的特性阻抗，只需算得其单位长度内的电容即可。
内外导体之间相对平行部分的电容很容易求得，然而要计算四个拐角处的角电容则很难。
Skiles and Higgins 通过使用一种数学上的计算方法解决了这个难题——正交模块分析法。
该方法将待分析的区域划分为互相重叠的小区域，然后分别算出各个小区域内的量，最后予以叠加。
在计算矩形同轴线的特性阻抗时，实际只需要计算其中四分之一部分的量，如图（a ）所示。
正交模块分析方法将次区域划分为了1和2两个区域，其中的量分别用1ψ和2ψ表示，如图（b ）所示。
通过对所求区域内电位函数所满足的拉普拉斯方程 的求解，再结合特殊边界条件，解出各个待求的量。
二、计算过程1、目标函数：由所求区域中的电位函数满足拉普拉斯方程，得1ψ、2ψ、1φ和2φ的正交解形式：∑∞==11)/sin()(),(k k h y k x f y x πψ OBCG∑∞==12)/sin()(),(k k g x k y v y x πψ OAEF∑∞==11)/sin()(),(k k h y k x y x πφφ OADG∑∞==12)/sin()(),(k k g x k y y x πωφ OADG其中，k f 、k v 、k φ和k ω是由边界条件确定的待定常数。
),(),(11y x y x U U ψ== ABCD 2/ω+<<g x g h y <<0),(),(),(111y x y x y x U U φψ+== OADG g x <<0 h y <<0 ),(),(22y x y x U U ψ== DEFG g x <<0 2/b h y h +<< ),(),(),(222y x y x y x U U φψ+== OADG g x <<0 h y <<02、边界条件：X 方向上：（一）、在X=0处：（1）、),0(),0(),0(222y y y U φψ+= 2/0b h y +<< （2）、0),0(0),0(22=⇒=y y φψ（3）、0),0(),0(),0(111=+=y y y U φψ h y <<0（二）、在X=g 处：（1）、02),(U y g =ψ 2/0b h y +<< （2）、),(),(202y g U y g U φ+= h y <<0（3）、0),(1=y g φ h y <<0 （),(1y x ψ在g x =处连续，由上述U 等式组前两式得） （4）、),(),(21y g U y g U = h y <<0 （5）、01=∂∂=gx xφ h y <<0（三）、在2/ω+=g x 处：02/1=∂∂+=ωψg x xh y <<0Y 方向上：（一）、在0=y 处：（1）、)0,()0,()0,(111x x x U φψ+= 2/0ω+<<g x （2）、0)0,(0)0,(11=⇒=x x φψ（3）、0)0,()0,()0,(222=+=x x x U φψ g x <<0（二）、在h y =处：（1）、01),(U h x =ψ 2/0ω+<<g x （2）、),(),(101h x U h x U φ+= g x <<0（3）、0),(2=h x φ g x <<0 （),(2y x ψ在h y =处连续，由上述U 等式组前两式得） （4）、),(),(21h x U h x U = g x <<0 （5）、02=∂∂=hy yφ g x <<0（三）、在2/b h y +=处：02/2=∂∂+=b h x yψ g x <<03、通过边界条件解得系数：0')1(2)cosh()sinh()(U k h x k B h x k A x f k k k k --+=πππ0)1(2)cosh()sinh()(U k g y k N g y k M y v k k k k --+=πππ11220')(2)1()1(2)cosh()sinh()(-∞=∑⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-++=p p k k k k k k g h p h v U k h x k C h x k D x ππππφ ⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∙g x p k h x k g h p ππsin sinh11220)(2)1()1(2)cosh()sinh()(-∞=∑⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-++=p p k k k k k k h g p g f U k g y k F g y k L y ππππω ⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛∙h y p k g y k h g p ππsin sinh利用特殊边界条件，将相同项约去并化简，得：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+=+=∑∑∞=∞=k p p kp k k p p kp k D X c Y B Y a X 11)sinh()1('hkg g B h k X k k k -=)sinh()1(g h k g N h k Y kk k π-=2222k p g h m g hk a p kp+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=π ；222⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=g h k B k π 2222k p h g n h g k c p kp +⎪⎭⎫ ⎝⎛=π ；22πk D k = ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=g h g b p g b p g h p m p )2(cosh )2cosh()sinh(πππ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=)2(cosh )2cosh()sinh(h g h p h g p h g p n p ωπππ4、得出目标函数表达式：()⎥⎦⎤⎢⎣⎡--⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-+=∑∞=h g x k h g h k h h g k h y k k Y h g U h y U k k k 2cosh )2(sec )sinh()sin()1(1001ωπωπππψ()⎥⎦⎤⎢⎣⎡--⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-+=∑∞=g b h y k g h g b k h g h k g x k k Y h g U g x U k k k 2cosh )2(sec )sinh()sin()1(1002ππππψ利用ds n U U C ss ⎰⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=0'ε得： ⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++=∑∑∞=∞=12122'131224p p pp p p n p X m p Y h g h g g h g b h C πωε三、计算结果 136.054.500±=Z ohms。
同轴线缆特性阻抗的介绍及测量
同轴线缆特性阻抗的介绍及测量特性阻抗是长线传输中的概念，通常用来衡量高频领域下系统的对信号的传输能力大小。
对于低频线路，根据欧姆定律：R=U/I 。
在高频下，还需要计算信号的波动性，反映传输线任一点特性的参量为反射系数τ和特性阻抗Z，因为传输线上的阻抗不可能始终为一个恒定的值，即阻抗不连续，在这些阻抗变化的点就会产生波的反射，任意传输线上的波均是由入射波和反射波的叠加组成，区别在于入射波与反射波成分的不同。
因此，传输线有两种极限状态：1. 无反射波，反射系数=0，称之为行波状态或匹配；2. 全反射，反射系数模=1，称之为驻波状态。
传输线上任意点Z’上的反射系数τ(z’)与特性阻抗Z(z’)的关系如下：其中：Z0：负载阻抗传输线上任一点都可以等效为一段匹配线路与一个阻抗为Z’的负载，特性阻抗即为负载上入射波电压与入射波电流之比，类似地，特性阻抗也等于反射波电压与反射波电流之比：根据阻抗计算公式：其中：Z：特性阻抗R：电阻L：电感G：电导C：电容j：复数虚部w：2πf（f=频率）可知特性阻抗是一个与频率相关的复数。
FAKRA匹配的线路为同轴线缆，在实际应用中，同轴线缆的阻抗可以按如下公式计算：其中：Z：特性阻抗εr：绝缘体的相对介电常数D：外导体内径d：内导体外径可以通过调节连接器及线缆的结构及材质来限制特性阻抗，但FAKRA连接器的导体与线缆需要通过压接装配在一起，这势必会导致连接部位的尺寸变化，因此对于完整的线缆组件，我们也需要验证其特性阻抗是否满足也在规定的范围之内。
阻抗特性测试使用“时域反射法”，特性阻抗分析仪本质上是“高速脉冲源+高宽带取样示波器”模块的有机结合并辅以复杂的校准算法。
如下图所示，测试时通过带宽测试探头向被测线缆组件输入高速脉冲信号，取样接头接受反射信号，采样得到其反射电压，因为入射的阶跃脉冲的幅度是已知的，这样就可以计算出被测线路的反射系数τ，而仪器的输出阻抗为50Ω，根据上述公式，可以计算出反射点的特性阻抗值Z。
高频特性影响因素
回破损耗
Return loss
越趋近于0，反射损耗越严重
驻波比
voltage standing wave ratio
数值越小越好，无反射VSWR=1.0
影响因素 导体OD不均匀，弯折，不圆整 绝缘偏芯，OD不稳定，不圆整 发泡度不均匀 驻波比改善：导体OD,绝缘OD稳定，外观圆整，同芯度稳定良好，
串音
Cross talk
越趋近于0，串音越严重（负数）
改善因素：对绞张力稳定，节距均匀，发泡均匀
延时
影响因素：
Time delay
发泡度变大，介电常数变小，延迟变小 对绞节距变大，延迟变小 成缆节距变大，延迟变小
传播速率
V=1/介电系数
velocity of propagation
延迟差
种类： Intra-piar skew Inter-Pair skew
衰减ห้องสมุดไป่ตู้
影响因素： 1.同轴线
Attenuation
越趋近于0，损耗越小,负数损耗越大
阻抗变大，衰减变小 绝缘OD变大，阻抗变大，衰减变小 导体OD变大，衰减变小 发泡度变大，介电常数变小，衰减变小 编织密度、编织+AL结构、AL厚度增加，衰减减小 2.对绞线 导体OD变大，衰减变小 导体节距变大，衰减变小 绞合外观影响衰减稳定性 绝缘OD变大，阻抗变大，衰减变小 绝缘发泡度变大，衰减变小 对绞节距变大，衰减变小，其屏蔽厚度变大，衰减变小，松紧影响衰减稳定 成缆节距变大，衰减变小 总屏蔽厚度与密度变大，衰减变小 对内延时差（Time delay skew）变大，衰减变大 衰减变大改善：加大导体OD,绝缘OD，绝缘发泡度，介质损耗角正切低的材料 芯线圆整，发泡均匀，水中电容调小