在什么长度的电缆上匹配电缆两端的阻抗变得重要?


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我正在为PMT建立一个基础,该基础输出宽度<= 1 µs的脉冲。在Hamamatsu的PMT手册中,在pg上有说明。112(重点是我的):

当使用非快速响应类型的光电倍增管或使用短长度同轴电缆时,在光电倍增管一侧不一定需要阻抗匹配电阻。

为什么电缆长度会影响对端接电阻的需求,并且在光电倍增管一侧具有阻抗匹配电阻的长度会开始变大(对于RG-174)?


Answers:


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我使用的经验法则是,任何超过波长1/20的东西都应视为传输线。而且不良的端接传输线会产生反射,使信号失真。

为了获得波长的快速近似值,我认为信号的速度是光速的一半(基于PCB的经验),并且电缆中的速度是相似的。因此,信号每纳秒传播15厘米。

5MHz的一个周期为200ns,因此电信号的波长约为30米。十分之一是1.5米。与Dave Tweed的计算不同之处在于:

  1. 我使用1 / 20th,这比Dave的经验法则小两倍。
  2. 我认为速度是光速的一半,这是另外一个两倍。

因此,我找到1.5米而不是6米。

检查PVC介电常数后,我发现常用材料存在很大差异。使用FR4作为其材料的PCB的介电常数刚好大于4(平方根为2)。我会说,您在实践中将使用的最大值是4,而电缆的最大值可能是3。

电信号以光速的一半传播的经验法则对于电缆来说有点悲观,但是可以-它将长度估计影响大约15%。关于规则的主要部分(第1/10或1/20)-它取决于您允许的失真程度。我不记得1/20多少钱,但是背后有一个理论(就像1/10一样),我宁愿站在安全的一边。


请注意,5MHz的波长为60米,而不是10MHz的30米。我为30M频段(〜10.1MHz)制作了多个偶极子。
GB-AE7OO

当我检查电缆的介电常数时,它们与PCB大致相同,后者的信号速度约为光速的一半。这在一块实际的板上得到了证实,在一块15cm的时钟上相当于1ns的延迟,该延迟后的延迟看上去仍然与延迟前一样完美。5MHz的周期为200ns。200ns * 0.15m / ns是30米,而不是60米。这对电缆有效。在空旷的地方,波长为60厘米。(电缆的电介质有时接近3,而sqrt(3)= 1.73,在这种情况下,波长约为35cm,所以30cm很好)。
le_top

@ GB-AE7OO您的偶极子是自由空气中的天线,其波长将接近60米。但是电缆的隔离会改变信号速度。
le_top

嗯?我想你的意思是相反的。真空/自由空气中10.1Mhz的波长为30米。VF的同轴电缆的介电类型和形式,对于普通同轴电缆,范围从约0.67到0.88。我不知道您如何看到10%到40%的减少。PCB的位置几乎相同。这就是为什么我知道放下一些SMA连接器(我有各种各样的托盘)连接器,并在板子向我挥手致意时将一些同轴电缆连接到它的原因。就电缆尺寸而言,这就是VNA或TDR派上用场的时候。
GB-AE7OO

你说得对,我弄错了。在自由空气中,波的移动速度更快,因此长度较短。
le_top

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根据一般经验,当电缆长度接近λ/ 10(即信号中最高频率的波长的1/10)时,您应该开始考虑传输线的影响。

例如,如果您的脉冲上升/下降时间约为100 ns,则需要在5 MHz时具有良好的保真度,因此,长度超过6米的电缆应进行阻抗匹配。


同轴电缆中介电因子的速度因子在波长计算中是否有用?
Old_Fossil

@resident_heretic:好的,是的,但是我们在这里谈论粗略的经验法则,因此100%和70%的速度因数之间的差异会“消失在噪音中”。
戴夫·特威德
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