射频走线阻抗为何是 50Ω - 谷动谷力

一般单线 RF 信号都是按 50 欧姆设计的，这个阻抗控制也是非常重要的，因为大多数 RF（射频）系统都围绕该阻抗进行设计。如果你在 PCB 板上没有进行 50 欧姆控制则会出现阻抗不一致信号质量会受到影响，天线的阻抗设计主要目的是为实现天线和馈线间的匹配。发射信号时应使发射天线与馈线的特性阻抗相等，以获得最好的信号增益。接收信号时天线与负载也应做匹配。

说到 50 欧姆阻抗控制为什么更适合于 RF 射频信号，这里还有一个典故可以帮着解释为什么大多数的RF系统都围绕 50 欧姆阻抗设计：贝尔实验室做了很多实验，最终发现符合这种大功率传输，损耗小的同轴电缆其特征阻抗分别是 30 欧姆和 77 欧姆。其中， 30 欧姆的同轴电缆可以传输的功率是最大的，77 欧姆的同轴电缆传输信号的损耗是最小的。30 欧姆和 77 欧姆的算术平均值为 53.5 欧姆，30 欧姆和 77 欧姆的几何平均值是 48 欧姆，我们经常所说的 50 欧姆系统阻抗其实是 53.5 欧姆和 48 欧姆的一个工程上的折中考虑，考虑最大功率传输和最小损耗尽可能同时满足。而且通过实践发现，50 欧姆的系统阻抗，对于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也是匹配的，引起的反射损耗是最小的。对于电气性能上说，50Ω 阻抗所需要的介质厚度在 3-4MIL 之间，也是能有效减少干扰。因为介质厚度小，信号与参考平面的距离越小，对相邻信号的干扰会越小。所以对于射频 50Ω 阻抗标准缘由是业界经过长期的实践统一下来的，从经济上，生产制造上，电气性能上都是一个折中的选择。

有的设计工程师从来没有对 RF 信号控过阻抗似乎也没什么问题，其实这个是有风险的，因为有时候 RF 信号本身就短，设计时又加粗处理了，很大情况下是在没有意识的情况下控了阻抗；或是有留匹配调节元件，通过匹配元件进行了补偿。理论上要求 PCB 的 RF 走线必须做 50 欧姆的阻抗控制。