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什么叫阻抗匹配?阻抗匹配原理、作用以及计算公式

更新时间:2023-11-03
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  什么叫阻抗匹配?Impedance matching是微波电子学里的一部分,是一种电子电路设计中的技术,旨在确保电路中各部分的阻抗相匹配,以最大程度地传递信号并减少信号反射。阻抗匹配的主要目的是避免信号的反射和功率的损失。

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  阻抗匹配作用


  阻抗匹配主要用于传输线上,来达至所有高频的微波信号皆能传至负载点的目的,不会有信号反射回来源点,从而提升能源效益。


  阻抗匹配原理


  阻抗匹配的原理是确保信号源、传输线和负载之间的阻抗相互匹配,以最大程度地传输信号能量,减少信号反射,并降低信号损失,从而实现最佳的信号传输和性能。


  阻抗匹配有两种,一种是透过改变阻抗力lumped-circuit matching,另一种则是调整传输线的波长transmission line matching。


  要匹配一组线路,首先把负载点的阻抗值,除以传输线的特性阻抗值来归一化,然后把数值划在史密夫图表上。


  ① 改变阻抗力


  把电容或电感与负载串联起来,即可增加或减少负载的阻抗值,在图表上的点会沿著代表实数电阻的圆圈走动。如果把电容或电感接地,首先图表上的点会以图中心旋转180度,然后才沿电阻圈走动,再沿中心旋转180度。重覆以上方法直至电阻值变成1,即可直接把阻抗力变为零完成匹配。


  ② 调整传输线


  由负载点至来源点加长传输线,在图表上的圆点会沿著图中心以逆时针方向走动,直至走到电阻值为1的圆圈上,即可加电容或电感把阻抗力调整为零,完成匹配。


  阻抗匹配计算公式


  Z= R+i( ωL–1/ωC)


  说明:其中R为电阻,ωL为感抗,1/ωC为容抗。


  1如果(ωL–1/ωC) > 0,称为“感性负载”;


  2反之,如果(ωL–1/ωC) < 0称为“容性负载”


  阻抗匹配对于高频电路和通信系统尤为重要,因为在这些应用中,信号的传输和保持质量至关重要。通过阻抗匹配,可以减少信号反射、提高信号传输效率,降低能量损失,从而提高系统性能。


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