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阻抗匹配

 peaggy 2009-12-09
  阻抗匹配是指負(fù)載阻抗與激勵源內(nèi)部阻抗互相適配,,得到最大功率輸出的一種工作狀態(tài)。對于不同特性的電路,,匹配條件是不一樣的,。
在純電阻電路中,當(dāng)負(fù)載電阻等于激勵源內(nèi)阻時,,則輸出功率為最大,,這種工作狀態(tài)稱為匹配,否則稱為失配,。
當(dāng)激勵源內(nèi)阻抗和負(fù)載阻抗含有電抗成份時,,為使負(fù)載得到最大功率,負(fù)載阻抗與內(nèi)阻必須滿足共扼關(guān)系,,即電阻成份相等,,電抗成份只數(shù)值相等而符號相反。這種匹配條件稱為共扼匹配,。
  阻抗匹配(Impedance matching)是微波電子學(xué)里的一部分,,主要用于傳輸線上,來達(dá)至所有高頻的微波信號皆能傳至負(fù)載點的目的,,不會有信號反射回來源點,,從而提升能源效益。史密夫圖表上,。電容或電感與負(fù)載串聯(lián)起來,,即可增加或減少負(fù)載的阻抗值,在圖表上的點會沿著代表實數(shù)電阻的圓圈走動,。如果把電容或電感接地,,首先圖表上的點會以圖中心旋轉(zhuǎn)180度,然后才沿電阻圈走動,,再沿中心旋轉(zhuǎn)180度,。重覆以上方法直至電阻值變成1,,即可直接把阻抗力變?yōu)榱阃瓿善ヅ洹?


  大體上,阻抗匹配有兩種,,一種是透過改變阻抗力(lumped-circuit matching),,另一種則是調(diào)整傳輸線的波長(transmission line matching)。

  要匹配一組線路,,首先把負(fù)載點的阻抗值,,除以傳輸線的特性阻抗值來歸一化,然后把數(shù)值劃在史密夫圖表上,。

1. 改變阻抗力
  把電容或電感與負(fù)載串聯(lián)起來,,即可增加或減少負(fù)載的阻抗值,在圖表上的點會沿著代表實數(shù)電阻的圓圈走動,。如果把電容或電感接地,,首先圖表上的點會以圖中心旋轉(zhuǎn)180度,然后才沿電阻圈走動,,再沿中心旋轉(zhuǎn)180度,。重覆以上方法直至電阻值變成1,即可直接把阻抗力變?yōu)榱阃瓿善ヅ洹?/font>


2. 調(diào)整傳輸線
  由負(fù)載點至來源點加長傳輸線,,在圖表上的圓點會沿著圖中心以逆時針方向走動,,直至走到電阻值為1的圓圈上,即可加電容或電感把阻抗力調(diào)整為零,,完成匹配。

  阻抗匹配則傳輸功率大,,對于一個電源來講,,單它的內(nèi)阻等于負(fù)載時,輸出功率最大,,此時阻抗匹配,。最大功率傳輸定理,如果是高頻的話,,就是無反射波,。對于普通的寬頻放大器,輸出阻抗50Ω,,功率傳輸電路中需要考慮阻抗匹配,,可是如果信號波長遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電纜長度,即纜長可以忽略的話,,就無須考慮阻抗匹配了,。阻抗匹配是指在能量傳輸時,要求負(fù)載阻抗要和傳輸線的特征阻抗相等,此時的傳輸不會產(chǎn)生反射,這表明所有能量都被負(fù)載吸收了.反之則在傳輸中有能量損失。高速PCB布線時,,為了防止信號的反射,,要求是線路的阻抗為50歐姆,。這是個大約的數(shù)字,一般規(guī)定同軸電纜基帶50歐姆,頻帶75歐姆,對絞線則為 100歐姆,只是取個整而已,為了匹配方便。

  阻抗從字面上看就與電阻不一樣,,其中只有一個阻字是相同的,,而另一個抗字呢?簡單地說,,阻抗就是電阻加電抗,,所以才叫阻抗;周延一點地說,,阻抗就是電阻,、電容抗及電感抗在向量上的和。在直流電的世界中,,物體對電流阻礙的作用叫做電阻,,世界上所有的物質(zhì)都有電阻,只是電阻值的大小差異而已,。電阻小的物質(zhì)稱作良導(dǎo)體,,電阻很大的物質(zhì)稱作非導(dǎo)體,而最近在高科技領(lǐng)域中稱的超導(dǎo)體,,則是一種電阻值幾近于零的東西,。但是在交流電的領(lǐng)域中則除了電阻會阻礙電流以外,電容及電感也會阻礙電流的流動,,這種作用就稱之為電抗,,意即抵抗電流的作用。電容及電感的電抗分別稱作電容抗及電感抗,,簡稱容抗及感抗,。它們的計量單位與電阻一樣是奧姆,而其值的大小則和交流電的頻率有關(guān)系,,頻率愈高則容抗愈小感抗愈大,,頻率愈低則容抗愈大而感抗愈小。此外電容抗和電感抗還有相位角度的問題,,具有向量上的關(guān)系式,,因此才會說:阻抗是電阻與電抗在向量上的和。

  阻抗匹配是指負(fù)載阻抗與激勵源內(nèi)部阻抗互相適配,,得到最大功率輸出的一種工作狀態(tài),。對于不同特性的電路,匹配條件是不一樣的,。
在純電阻電路中,,當(dāng)負(fù)載電阻等于激勵源內(nèi)阻時,則輸出功率為最大,這種工作狀態(tài)稱為匹配,,否則稱為失配,。
當(dāng)激勵源內(nèi)阻抗和負(fù)載阻抗含有電抗成份時,為使負(fù)載得到最大功率,,負(fù)載阻抗與內(nèi)阻必須滿足共扼關(guān)系,,即電阻成份相等,電抗成份只數(shù)值相等而符號相反,。這種匹配條件稱為共扼匹配,。

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