characteristic impedance

Introduction：

特征阻抗也称特性阻抗，是指电磁波在传输线上传输和行波时，行波电压和行波电流的比值，单位是欧姆。

与普通电阻阻抗的区别：

特征阻抗是分布参数概念，描述电磁波在均匀介质结构中前行时感受到的阻力，与我们常见的阻抗不同的是，普通阻抗是集总参数概念（如电阻、电容、电感的阻抗），描述元件两端电压与电流的比值。

特征阻抗由什么确定？

由传输线的几何结构确定；

由传输线的介质材料特性确定；

与电缆长度无关。

阻抗匹配：

射频测试系统阻抗匹配原则：源阻抗、电缆Z0、负载三者阻抗相等，才无反射

特征阻抗匹配的射频测试系统

高速数字电路设计（PCI-E、USB、以太网、DDR 内存等）需控制特征阻抗匹配，控制线宽（成反比）、介电常数（成反比）、传输线到参考平面距离（成正比）、铜厚等，以减少信号反射和失真，保证信号完整性。

常见的特征阻抗标准：

50Ω（射频/微波）

用途：电台、WiFi、信号源、频谱仪、天线、EMC 测试（传导辐射、抗扰度等电磁兼容测试、LISN、ISN、天线端口等都是 50Ω）

特点：兼顾耐压与导体损耗，射频行业默认标准；如 RG-58、RG-214、LMR‑400等常见型号，也可以查看<50-Ohm RF Coaxial Cable Products from Various Countries>了解更多。

75Ω（视频/广电）

用途：有线电视、监控视频（SYV-75-5 / 75-3）、HDMI 同轴、广播分配网

特点：在该阻抗下介质衰减最优，适合长距离低功率模拟视频传输。

少数特殊： 93Ω

老数据总线，现在比较少见

如何计算特征阻抗：

理想无损耗传输线：

理想状态下，无损耗传输线可以用以下公式计算：

Z₀ = √(L/C)‌

L：单位长度电感

C：单位长度电容

通用公式（有损耗）：

Z₀ = √((R + jωL)/(G + jωC))

R：电阻

G：电导

ω：角频率

同轴电缆公式

Z₀ = (√(μ/ε)) × (1/(2π)) × ln(D/d)

这个阻抗不随同轴电缆长度改变，但如果发生挤压变形，局部 D/d 变化（D 为外导体内径，d 为内导体外径。‌‌）就会造成阻抗突变，从而导致信号反射、驻波变大。

如何测量阻抗：

普通阻抗：可用万用表、LCR 表测量；普通阻抗（如电容容抗）随频率变化明显。

特征阻抗：需用 TDR（时域反射计）或网络分析仪测量。特征阻抗在高频下渐近于固定值，通常视为与频率无关的常数（无耗传输线条件下）

万用表测传输线会显示断路或直流电阻，不是特征阻抗。