同轴电缆阻抗标准为什么是50Ω、75Ω？

发布时间：2024-04-12                148

为什么射频同轴电缆是50欧姆或75欧姆呢?其中一个是因为同轴线的技术特性还有历史的原因、商业的因素，同轴电缆阻抗标准和其他很多标准一样，往往是出于实用的目的，而不是基于某种理论而制定的，比如信号调制格式、数据传输协议，设备封装和尺寸、材料等等，还有比如成本、实用性、材料供应和制造难度等等之间妥协的结果。

同轴电缆是由英国科学家Oliver Heaviside于1880年发明的，阶跃信号就是heavisid函数，heavisid在研究电报线路的时候，发现用绝缘材料包裹导线，可以减少信号损耗，也使电缆变得更加耐用，他创造了世界上第一根同轴电缆并申请了专利，后来这项发明经过了很多人的努力，才变成今天的这个样子，现在大家见到的同轴电缆是这样的，由内导体和外导体组成，中间以发泡聚乙烯介质隔开，电磁场被约束在同轴线两层导体构成的封闭空间中不受外界干扰也不对外辐射，因此传输损耗很小。

早期的同轴电缆并没有统一的规格，各种阻抗都曾经出现过，50欧称为标准是二战时期，美国研发生产雷达的时候发生的那时候生产的同轴电缆还是硬质的铜管以空气为介质。

这张图是上世纪50年代AT&T公司同轴电缆的切片，可以清楚地看到同轴线的内外导体结构，50欧成为标准的另一个原因是电缆传输雷达信号的功率很大，这就要求传输线一是要衰减小 能把更多的功率送出去，二是要经得起大功率信号的高电压，同轴线的内导体过大会导致空气绝缘层变薄，很容易被击穿，内导体太小又会使导体附近的电场强度增加，同样会降低击穿电压，这种空气介质的同轴管阻抗，在77欧的时候衰减最小，而在30欧左右的时候可以传输最大功率。

所以综合这两个诉求，取几何平均30乘以77开方，就得到了50欧姆，由于上面的两个原因，当时的美军陆军和海军联络小组，就把这个50欧作为生产标准实施，后来成为军方标准，一直沿用到今天，虽然30欧电缆传输的功率最大，但同轴线的内导体尺寸太大，难以制造生产，所以没有投入商业生产，而77欧的电缆因其低损耗的特性，很早就被用于电信领域，之所以选择75欧而不是77欧作为标称阻抗，是为了让同轴线的内导体的线径符合AWG线径标准，现在 75欧已成为视频电缆和接口的通用标准阻抗，你现在明白为什么射频同轴电缆是50欧姆或75欧姆了吗?