電子元件 傳感器 開關 多種型號 原裝優勢 量大價優

大家都知道“特性阻抗”，是射頻傳輸線影響高頻電波電壓、電流的幅值和相位變化的固有特性，等於各處的電壓與電流的比值，特性阻抗的單位是歐姆。那麼從全世界範圍來看，佔主導地位的射頻/微波同軸傳輸線阻抗都是50Ω。特別是在無線通訊領域，各種射頻器件，連接器，同軸線纜cable，甚至一些射頻PCB印製線都是以50Ω阻抗作爲標準。這是爲什麼呢？

合適連接器

01從生產工藝的角度

從PCB生產加工工藝角度出發，以現有的大部分PCB生產廠商的設備考慮，生產50Ω阻抗的PCB是比較容易實現的。

從阻抗計算過程可知，過低的阻抗需要較寬的線寬以及薄介質或較大的介電常數，這對於目前高密板來說空間上比較難滿足。

過高的阻抗又需要較細的線寬及較厚的介質或較小的介電常數，不利於EMI及串擾的抑制，同時對於多層板及從量產的角度來講加工的可靠性會比較差。

控制50Ω阻抗在使用常用板材（FR4、RO4350B等）、常用芯板的環境下，生產常用的板厚的產品（如0.508mm、1mm、1.2mm等），可設計常見的線寬（4~10mil），這樣板廠加工起來是非常方便的，對其加工使用的設備要求也不是很高。

合適連接器平臺

02從PCB設計方面考慮

50Ω也是綜合考慮之後的選擇。從阻抗計算過程可知，對於寬度確定的走線，板材介質越薄，阻抗越低。3個主要的因素會影響PCB走線的阻抗。

首先，是PCB走線近區場的EMI（電磁幹擾）和這個走線距參考平面的高度（即微帶線到參考地的距離）是成一定的比例關係的，高度越低意味着輻射越小。

其次，串擾會隨走線高度有顯著的變化，把高度減少一半，串擾會減少到近四分之一。

最後，高度越低阻抗越小，不易受電容性負載影響。

03從信號全路徑方面考慮

設計中還需要考慮最關鍵的一個因素，那就是芯片的驅動能力，在早期大多數芯片驅動不了阻抗小於50Ω的傳輸線，而更高阻抗的傳輸線由於實現起來不便，所以折中採用50Ω阻抗。

04從電氣性能的角度

下面再從損耗的角度看看。在高頻高速線路中有個趨膚效應。業界己經證明50Ω對於趨膚效應來說，它的損耗是最小的。通常電纜的趨膚效應損耗L（以分貝做單位）跟總的趨膚效應電阻R（單位長度）除以特性阻抗Z0成正比。

總的趨膚效應電阻R是屏蔽層和中間導體電阻之和。屏蔽層的趨膚效應電阻在高頻時，和它的直徑d2成反比。同軸電纜內部導體的趨膚效應電阻在高頻時，和他的直徑d1成反比。總共的串聯電阻R，因此和(1/d2+1/d1)成正比。

綜合這些因素，給定d2和相應的隔離材料的介電常數Er,可以計算出在趨膚效應損耗最小的情況下d2/d1的比值。假定固態聚乙烯的介電常數爲2.25，趨膚效應損耗最小時，d2/d1=3.5911得出特性阻抗正是50Ω。

05從歷史的角度

一個廣爲流傳的故事版本，來自於HarmonBanning的《電纜：關於50Ω的來歷可能有很多故事》。在微波應用的初期，二次世界大戰期間，阻抗的選擇完全依賴於使用的需要.對於大功率的處理，30Ω和44Ω常被使用。

另一方面，最低損耗的空氣填充線的阻抗是93Ω。在那些歲月裏，對於很少用的更高頻率，沒有易彎曲的軟電纜，僅僅是填充空氣介質的剛性導管。半剛性電纜誕生於50年代早期，真正的微波軟電纜出現是大約10年以後了。

隨着技術的進步，需要給出阻抗標準，以便在經濟性和方便性上取得平衡。在美國，50Ω是一個折中的選擇；爲聯合陸軍和海軍解決這些問題，一個名爲JAN的組織成立了，就是後來的DESC，由MIL特別發展的歐洲選擇了60Ω。

事實上，在美國最多使用的導管是由現有的標尺竿和水管連接成的，51.5Ω是十分常見的。看到和用到50Ω到51.5Ω的適配器/轉換器，感覺很奇怪的最終50Ω勝出了，並且特別的導管被製造出來（也可能是裝修工人略微改變了他們管子的直徑）。不久以後，在象Hewlett-Packard這樣在業界佔統治地位的公司的影響下，歐洲人也被迫改變了。

上邊說是一個故事，但是確實反映出一個事實，50Ω是一個經過大量實踐後的折中產物。早期微波射頻系統常用同軸線纜作爲連接線，從設計角度考慮，肯定是希望經過同軸線纜傳輸的微波射頻信號傳輸功率能儘量大，而傳輸損耗儘量的小。

大概在1929年，貝爾實驗室做了很多實驗和推導，最終發現對於同軸線纜，當同軸線特徵阻抗爲30Ω時，可以傳輸的信號功率是最大的；當同軸線特徵阻抗爲77Ω時，同軸線纜傳輸信號的損耗是最小的。

30Ω和77Ω的算術平均值爲53.5Ω，30Ω和77Ω的幾何平均值是48Ω，我們經常所說的50Ω標準阻抗其實是53.5Ω和48Ω的一個工程上的折中考慮，即同時兼顧最大功率傳輸和最小損耗。

而且，通過實踐發現，50Ω的系統阻抗，對於半波長偶極子天線和四分之一波長單極子天線的端口阻抗也是匹配的，引起的反射損耗是最小的。

綜上，對於射頻應用種的50Ω阻抗標準，是業界經過長期的實踐統一下來的，從生產製造上，從設計上，電氣性能上，歷史因素上都是一個折中的選擇。