电缆阻抗计算器

电缆传输快速变化的信号时，其行为更像传输线，而不是简单的导线。导体通过分布电感储存磁能，通过分布电容储存电能。这两种属性的比值决定特性阻抗，即沿无限长或完全匹配终端的传输线传播的波所具有的电压与电流关系。特性阻抗以欧姆为单位，但不同于在电缆两端测得的直流电阻。 对于理想无损传输线，特性阻抗等于单位长度电感除以单位长度电容后所得值的平方根。本计算器接收以微亨每米表示的电感和以皮法每米表示的电容，完成必要的单位换算，并返回以欧姆表示的阻抗。传播延迟则由电感与电容乘积的平方根计算得出。采用这些输入单位时，该平方根直接对应每米的纳秒数。信号速度等于十亿除以以纳秒每米表示的延迟。 常见的 50 欧姆传输线，其电感和电容可能分别约为每米 0.25 微亨和每米 100 皮法。这些数值对应每米五纳秒的延迟，以及约每秒两亿米的速度，约为真空光速的三分之二。电缆的介质材料与几何结构决定分布参数。同轴电缆的直径比、双绞线间距、绝缘介电常数、屏蔽层、附近导体及制造公差都会产生影响。 当电缆的电气长度相对于信号上升时间或波长不可忽略时，阻抗匹配便十分重要。如果信号源、传输线与负载的阻抗不同，部分行波就会反射。反射可能造成振铃、过冲、功率传输下降、数据错误或驻波。无线电系统通常使用 50 欧姆电缆，广播视频常用 75 欧姆电缆，许多差分数字接口则采用受控差分阻抗。不能仅因连接器兼容就将这些标准互换使用。 无损公式适合进行设计估算，但实际电缆还存在随频率变化的串联电阻和并联电导。集肤效应、介质损耗、连接器不连续性、弯曲、温度与安装条件都会改变传输行为。对于高频或安全关键应用，应采用制造商数据或网络分析仪的实测结果。本计算器适合核对分布参数、比较电缆结构、学习传输线基础，并在更完整的频率相关分析前获得初步信号完整性估算。