怎樣理解阻抗匹配

  阻抗匹配是指信號源或者傳輸線跟負載之間的一種合適的搭配方式。阻抗匹配分為低頻和高頻兩種情況討論。 
我們先從直流電壓源驅動一個負載入手。由于實際的電壓源,總是有內阻的（請參看輸出阻抗一問）,我們可以把一個實際電壓源,等效成一個理想的電壓源跟一個電阻r串聯(lián)的模型。假設負載電阻為R,電源電動勢為U,內阻為r,那么我們可以計算出流過電阻R的電流為：I=U/(R+r),可以看出,負載電阻R越小,則輸出電流越大。負載R上的電壓為：Uo=IR=U*[1+(r/R)],可以看出,負載電阻R越大,則輸出電壓Uo越高。再來計算一下電阻R消耗的功率為： 
P=I*I*R=[U/(R+r)]*[U/(R+r)]*R=U*U*R/(R*R+2*R*r+r*r) 
                          =U*U*R/[(R-r)*(R-r)+4*R*r] 
                          =U*U/{[(R-r)*(R-r)/R]+4*r} 
對于一個給定的信號源,其內阻r是固定的,而負載電阻R則是由我們來選擇的。注意式中[(R-r)*(R-r)/R],當R=r時,[(R-r)*(R-r)/R]可取得最小值0,這時負載電阻R上可獲得最大輸出功率Pmax=U*U/(4*r)。即,當負載電阻跟信號源內阻相等時,負載可獲得最大輸出功率,這就是我們常說的阻抗匹配之一。對于純電阻電路,此結論同樣適用于低頻電路及高頻電路。當交流電路中含有容性或感性阻抗時,結論有所改變,就是需要信號源與負載阻抗的的實部相等,虛部互為相反數(shù),這叫做共厄匹配。在低頻電路中,我們一般不考慮傳輸線的匹配問題,只考慮信號源跟負載之間的情況,因為低頻信號的波長相對于傳輸線來說很長,傳輸線可以看成是“短線”,反射可以不考慮（可以這么理解：因為線短,即使反射回來,跟原信號還是一樣的）。從以上分析我們可以得出結論：如果我們需要輸出電流大,則選擇小的負載R;如果我們需要輸出電壓大,則選擇大的負載R;如果我們需要輸出功率最大,則選擇跟信號源內阻匹配的電阻R。有時阻抗不匹配還有另外一層意思,例如一些儀器輸出端是在特定的負載條件下設計的,如果負載條件改變了,則可能達不到原來的性能,這時我們也會叫做阻抗失配。 
 
在高頻電路中,我們還必須考慮反射的問題。當信號的頻率很高時,則信號的波長就很短,當波長短得跟傳輸線長度可以比擬時,反射信號疊加在原信號上將會改變原信號的形狀。如果傳輸線的特征阻抗跟負載阻抗不匹配（相等）時,在負載端就會產生反射。為什么阻抗不匹配時會產生反射以及特征阻抗的求解方法,牽涉到二階偏微分方程的求解,在這里我們不細說了,有興趣的可參看電磁場與微波方面書籍中的傳輸線理論。傳輸線的特征阻抗（也叫做特性阻抗）是由傳輸線的結構以及材料決定的,而與傳輸線的長度,以及信號的幅度、頻率等均無關。例如,常用的閉路電視同軸電纜特性阻抗為75歐,而一些射頻設備上則常用特征阻抗為50歐的同軸電纜。另外還有一種常見的傳輸線是特性阻抗為300歐的扁平平行線,這在農村使用的電視天線架上比較常見,用來做八木天線的饋線。因為電視機的射頻輸入端輸入阻抗為75歐,所以300歐的饋線將與其不能匹配。實際中是如何解決這個問題的呢？不知道大家有沒有留意到,電視機的附件中,有一個300歐到75歐的阻抗轉換器（一個塑料包裝的,一端有一個圓形的插頭的那個東東,大概有兩個大拇指那么大的）？它里面其實就是一個傳輸線變壓器,將300歐的阻抗,變換成75歐的,這樣就可以匹配起來了。這里需要強調一點的是,特性阻抗跟我們通常理解的電阻不是一個概念,它與傳輸線的長度無關,也不能通過使用歐姆表來測量。為了不產生反射,負載阻抗跟傳輸線的特征阻抗應該相等,這就是傳輸線的阻抗匹配。如果阻抗不匹配會有什么不良后果呢？如果不匹配,則會形成反射,能量傳遞不過去,降低效率;會在傳輸線上形成駐波（簡單的理解,就是有些地方信號強,有些地方信號弱）,導致傳輸線的有效功率容量降低;功率發(fā)射不出去,甚至會損壞發(fā)射設備。如果是電路板上的高速信號線與負載阻抗不匹配時,會產生震蕩,輻射干擾等。

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寫得很好,收下了.此外,盡管傳輸線的阻抗與頻率無關,但天線的輻射阻抗是頻率的函數(shù).

網(wǎng)友回復:

用網(wǎng)絡分析儀直接看smith圓圖，和swr不就可以了。

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阻抗匹配是個極其重要的問題，其重要性怎么強調都不為過。 
現(xiàn)在新興的Signal Integrity中的核心問題就是阻抗匹配。 
…… 
千言萬語，太重要了

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有些天線的重點設計就在阻抗匹配 
阻抗匹配得好 
可以拓寬帶寬 增加天線效率 需要改善電流分布 
不知道我說得對不對 
新人 
多多包含 多多指導

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那么天線與饋線的阻抗匹配具體怎么實現(xiàn)呢，請教以下

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同問呵呵 
現(xiàn)在遇到一個天線的反射系數(shù)太高 
想知道怎么把它降下來？

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我的理解是這樣的： 
 
1）所謂的匹配是指發(fā)射機的輸出阻抗與饋線的特性阻抗匹配，以及饋線的特性阻抗通過某種匹配網(wǎng)絡（比如L、T、PI型或其組合）與天線的阻抗相匹配 
 
2）匹配是為了使發(fā)射機能夠最大的輸出功率 
 
3）天線的輸入阻抗（包括實部與虛部）是隨著發(fā)射頻率而變化的，正好是50或75歐姆純阻的情況很少見，因此一般情況下都要加匹配網(wǎng)絡，常用的匹配網(wǎng)絡有L型（或叫做伽瑪型，分正反兩種）或T或PI型。這幾種網(wǎng)絡的元器件根據(jù)頻段的不同可以用分離元器件，或者用微帶線代替，或者根據(jù)分布參數(shù)加一部分器件組成。 
 
4）如果不匹配，很容易燒壞功率放大器，尤其是大功率情況下

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謝謝各位大蝦指點~~頂一下`~辛苦了各位`

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寫的太好了，呵呵，今后還要多多向lz學習啊

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