阻抗匹配具重要的意义芯片解密
芯片解密在射频电路中,50Ω阻抗的应用广泛且普遍,它不仅出现在许多射频系统或部件中,有时甚至是PCB板的默认设置。这一数值选择背后究竟有何深意?为何不是其他如60Ω、70Ω或100Ω等阻抗值呢?要解答这些问题,我们首先得了解射频信号的传输特点。射频信号的传输依赖于天线和同轴电缆,为了实现更远的传输距离,我们通常会希望发射的信号功率足够大,从而覆盖更广的通信范围。然而,同轴电缆与普通导线一样,存在损耗问题。当传输功率过大时,电缆会发热甚至熔断。因此,我们的目标在于寻找一种既能传输大功率信号、损耗又尽可能小的同轴电缆。
在射频电路中,50Ω阻抗之所以得到广泛应用,源于其独特的传输特性。大约在1929年,贝尔实验室经过一系列实验发现,30Ω和77Ω阻抗的同轴电缆在传输大功率信号时表现出色,前者传输功率最大,后者信号损耗最小。然而,在实际应用中,我们往往需要在这两者之间找到一个平衡。于是,50Ω系统阻抗应运而生,它是30Ω和77Ω阻抗的折中考虑,旨在同时满足最大功率传输和最小损耗的需求。此外,50Ω阻抗还与半波长偶极子天线和四分之一波长单极子天线的端口阻抗相匹配,能有效减小反射损耗。
芯片解密在电视TV和广播FM接收系统中,系统阻抗通常为75Ω,这是由于75Ω射频传输系统在信号传输过程中损耗最小。而对于带有发射功能的电台而言,50Ω阻抗则更为常见,因为最大功率传输是首要考虑因素,同时损耗问题也至关重要。这也是为什么我们的对讲机系统中常采用50Ω参数指标的原因。
理论上,阻抗匹配到50Ω是可行的,但在实际应用中,由于元件、线路和导线都存在损耗,且系统部件具有一定的射频带宽,因此工程上通常只要确保带内频点接近50Ω即可。
对于具有固定宽度的PCB走线,其阻抗会受到三个关键因素的影响。首先,走线近区场的EMI(电磁干扰)与走线距参考平面的高度成比例,高度越低则辐射越小。其次,串扰随走线高度的降低而显著减少,例如,高度减半时,串扰可减少至近四分之一。最后,较低的走线高度对应较小的阻抗,从而降低受电容性负载的影响。这些因素共同促使设计者将走线尽可能靠近参考平面。