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当路径缩的极短时,电阻便可以忽略不计,但是感抗和容抗由于取决于传输线的几何结构,因此仍然存在。
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当路径缩的极短时,电阻便可以忽略不计,但是感抗和容抗由于取决于传输线的几何结构,因此仍然存在。
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此时影响信号传递的参数只剩下了电抗。只要在制造传输线的时候,让各处的电抗相同或连续的变化,那么就不会出现反射现象。
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此时影响信号传递的参数只剩下了电抗。只要在制造传输线的时候,让各处的电抗相同或连续的变化,那么就不会出现反射现象。
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因此我们管这一电抗叫做特性阻抗,而不出现反射现象的时候就叫做阻抗匹配。
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因此我们管这一电抗叫做特性阻抗,而不出现反射现象的时候就叫做阻抗匹配。
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通常情况下,我们都说业余无线电使用50欧姆阻抗指的就是特性阻抗,专门设计的射频传输线会通过它独特的几何结构,使得自身的特性阻抗在任何频率下都为50欧姆。
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专门设计的射频传输线会通过它独特的几何结构,使得自身的特性阻抗在任何频率下都为50欧姆。
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而当特性阻抗突然变化时,就会产生反射现象,这种情况一般叫做阻抗失配。一般使用反射系数来表示反射的情况,其定义为$\Gamma=\frac{V_反}{V_正}$。。
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通常情况下,我们都说业余无线电使用50欧姆阻抗指的就是特性阻抗,除了业余无线电,其他大部分行业也都采用50欧姆阻抗作为标准。
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::: tip 为什么是50$\Omega$?
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据Harmon Banning的《电缆:关于50欧姆的来历可能有很多故事》的说法,是贝尔实验室通过大量的实验,在1929年找出了最适合大功率传输的同轴电缆阻抗为30$\Omega$,最低损耗的同轴电缆阻抗为77$\Omega$,以及最低损耗的波导管阻抗为93$\Omega$。最后在考虑各种几何、算数等平均值以及实际考量和话语权斗争之后,选择了50$\Omega$。
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另外,广电行业使用75$\Omega$则是因为广播电视作为纯接收端,不需要考虑传输功率,只需要考虑降低损失,因此选择了75$\Omega$。
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而当特性阻抗突然变化时,就会产生反射现象,这种情况一般叫做阻抗失配。一般使用反射系数来表示反射的情况,其定义为$\Gamma=\frac{V_反}{V_正}$。
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我们可以通过两个阻抗的值来计算出反射系数$\Gamma=\frac{Z_L-Z_0}{Z_L+Z_0}$。
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我们可以通过两个阻抗的值来计算出反射系数$\Gamma=\frac{Z_L-Z_0}{Z_L+Z_0}$。
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其中$Z_L$是负载的阻抗,一般是天线;$Z_0$则是系统阻抗,通常是馈线、发射机的阻抗,业余无线电常用50欧姆。
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其中$Z_L$是负载的阻抗,一般是天线;$Z_0$则是系统阻抗,通常是馈线、发射机的阻抗。。
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当$\Gamma=-1$说明传输线短路;$\Gamma=0$意味着完美匹配;而$\Gamma=+1$则说明出现开路,功率完全反射回来了。
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当$\Gamma=-1$说明传输线短路;$\Gamma=0$意味着完美匹配;而$\Gamma=+1$则说明出现开路,功率完全反射回来了。
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这就是为什么***没安装天线时不能发射!***
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这就是为什么***没安装天线时不能发射!***
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实际的驻波表可以通过测量正向电压与反向电压获得这一参数:$VSWR=\frac{1+|\Gamma|}{1-|\Gamma|}=\frac{V_正+V_反}{V_正-V_反}$。
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实际的驻波表可以通过测量正向电压与反向电压获得这一参数:$VSWR=\frac{1+|\Gamma|}{1-|\Gamma|}=\frac{V_正+V_反}{V_正-V_反}$。
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我们还可以反过来利用反射现象,比如天线调谐器虽然无法改变天线与馈线之间阻抗不连续的情况,但可以在天线调谐器与馈线之间也形成反射,将天线反射回来的部分再次反射到天线中,保护电台不被反射功率烧毁。
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我们还可以反过来利用反射现象,比如天线调谐器虽然无法改变天线与馈线之间阻抗不连续的情况,但可以在天线调谐器与馈线之间也形成反射,将天线反射回来的部分再次反射到天线中,保护电台不被反射功率烧毁。
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但这个过程中功率会在馈线中继续损失,假如使用室内天调的话,由于天调到天线的馈线较长,因此损失会更加严重。
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::: tip 阻抗匹配的天线更好吗?
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不,阻抗只决定了电波进入天线时是否会发生反射情况,与天线的工作效率无关。事实上,许多天线的在发射效率最佳的状态下阻抗并不是50欧姆,假如强行按照50欧姆设置天线,那天线很可能会将功率更多的转换为热量而不是发射出去。因此最佳的方案实是按照最佳工作效率布置天线,然后使用阻抗转换的装置匹配二者的阻抗,如平衡-不平衡转换器(Balun,巴伦)、不平衡-不平衡转换器(Un-Un)或天线调谐器。
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不过业余无线电场景下很难去实际测定天线的工作效率,而许多天线在50欧姆状态下也有一定的发射效率,因此设置阻抗为50欧姆的天线算是一个妥协的办法。
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# 散射参数(S参数)
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# 散射参数(S参数)
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