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標(biāo)簽 > 阻抗匹配
阻抗匹配(impedance matching) 信號(hào)源內(nèi)阻與所接傳輸線的特性阻抗大小相等且相位相同,或傳輸線的特性阻抗與所接負(fù)載阻抗的大小相等且相位相同,分別稱為傳輸線的輸入端或輸出端處于阻抗匹配狀態(tài),簡(jiǎn)稱為阻抗匹配。
阻抗匹配(impedance matching) 信號(hào)源內(nèi)阻與所接傳輸線的特性阻抗大小相等且相位相同,或傳輸線的特性阻抗與所接負(fù)載阻抗的大小相等且相位相同,分別稱為傳輸線的輸入端或輸出端處于阻抗匹配狀態(tài),簡(jiǎn)稱為阻抗匹配。否則,便稱為阻抗失配。有時(shí)也直接叫做匹配或失配。
匹配條件
①負(fù)載阻抗等于信源內(nèi)阻抗,即它們的模與輻角分別相等,這時(shí)在負(fù)載阻抗上可以得到無(wú)失真的電壓傳輸。
?、谪?fù)載阻抗等于信源內(nèi)阻抗的共軛值,即它們的模相等而輻角之和為零。這時(shí)在負(fù)載阻抗上可以得到最大功率。這種匹配條件稱為共軛匹配。如果信源內(nèi)阻抗和負(fù)載阻抗均為純阻性,則兩種匹配條件是等同的。
阻抗匹配(impedance matching) 信號(hào)源內(nèi)阻與所接傳輸線的特性阻抗大小相等且相位相同,或傳輸線的特性阻抗與所接負(fù)載阻抗的大小相等且相位相同,分別稱為傳輸線的輸入端或輸出端處于阻抗匹配狀態(tài),簡(jiǎn)稱為阻抗匹配。否則,便稱為阻抗失配。有時(shí)也直接叫做匹配或失配。
匹配條件
?、儇?fù)載阻抗等于信源內(nèi)阻抗,即它們的模與輻角分別相等,這時(shí)在負(fù)載阻抗上可以得到無(wú)失真的電壓傳輸。
?、谪?fù)載阻抗等于信源內(nèi)阻抗的共軛值,即它們的模相等而輻角之和為零。這時(shí)在負(fù)載阻抗上可以得到最大功率。這種匹配條件稱為共軛匹配。如果信源內(nèi)阻抗和負(fù)載阻抗均為純阻性,則兩種匹配條件是等同的。
阻抗匹配是指負(fù)載阻抗與激勵(lì)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(duì)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(lì)源內(nèi)阻時(shí),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(lì)源內(nèi)阻抗和負(fù)載阻抗含有電抗成份時(shí),為使負(fù)載得到最大功率,負(fù)載阻抗與內(nèi)阻必須滿足共軛關(guān)系,即電阻成份相等,電抗成份絕對(duì)值相等而符號(hào)相反。這種匹配條件稱為共軛匹配。
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(lái)達(dá)到所有高頻的微波信號(hào)皆能傳至負(fù)載點(diǎn)的目的,不會(huì)有信號(hào)反射回來(lái)源點(diǎn),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(lái),即可增加或減少負(fù)載的阻抗值,在圖表上的點(diǎn)會(huì)沿著代表實(shí)數(shù)電阻的圓圈走動(dòng)。如果把電容或電感接地,首先圖表上的點(diǎn)會(huì)以圖中心旋轉(zhuǎn)180度,然后才沿電阻圈走動(dòng),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?/p>
阻抗匹配分類及原理
阻抗匹配有兩種,一種是透過(guò)改變阻抗力(lumped-circuit matching),另一種則是調(diào)整傳輸線的波長(zhǎng)(transmission line matching)。
要匹配一組線路,首先把負(fù)載點(diǎn)的阻抗值,除以傳輸線的特性阻抗值來(lái)歸一化,然后把數(shù)值劃在史密斯圖上。
改變阻抗力
把電容或電感與負(fù)載串聯(lián)起來(lái),即可增加或減少負(fù)載的阻抗值,在圖表上的點(diǎn)會(huì)沿著代表實(shí)數(shù)電阻的圓圈走動(dòng)。如果把電容或電感接地,首先圖表上的點(diǎn)會(huì)以圖中心旋轉(zhuǎn)180度,然后才沿電阻圈走動(dòng),再沿中心旋轉(zhuǎn)180度。重復(fù)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?/p>
阻抗匹配:簡(jiǎn)單的說(shuō)就是「特性阻抗」等于「負(fù)載阻抗」。
調(diào)整傳輸線
由負(fù)載點(diǎn)至來(lái)源點(diǎn)加長(zhǎng)傳輸線,在圖表上的圓點(diǎn)會(huì)沿著圖中心以逆時(shí)針?lè)较蜃邉?dòng),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(duì)于一個(gè)電源來(lái)講,單它的內(nèi)阻等于負(fù)載時(shí),輸出功率最大,此時(shí)阻抗匹配。最大功率傳輸定理,如果是高頻的話,就是無(wú)反射波。對(duì)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(hào)波長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電纜長(zhǎng)度,即纜長(zhǎng)可以忽略的話,就無(wú)須考慮阻抗匹配了。阻抗匹配是指在能量傳輸時(shí),要求負(fù)載阻抗要和傳輸線的特征阻抗相等,此時(shí)的傳輸不會(huì)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(shí),為了防止信號(hào)的反射,要求是線路的阻抗為50歐姆。這是個(gè)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(duì)絞線則為100歐姆,只是取個(gè)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(gè)阻字是相同的,而另一個(gè)抗字呢?簡(jiǎn)單地說(shuō),阻抗就是電阻加電抗,所以才叫阻抗;周延一點(diǎn)地說(shuō),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(duì)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(huì)阻礙電流以外,電容及電感也會(huì)阻礙電流的流動(dòng),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(jiǎn)稱容抗及感抗。它們的計(jì)量單位與電阻一樣是歐姆,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(wèn)題,具有向量上的關(guān)系式,因此才會(huì)說(shuō):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(lì)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(duì)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(lì)源內(nèi)阻時(shí),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(lì)源內(nèi)阻抗和負(fù)載阻抗含有電抗成份時(shí),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(hào)相反。這種匹配條件稱為共扼匹配。
史密斯圖(Smith chart)是一款用于電機(jī)與電子工程學(xué)的圖表,主要用于傳輸線的阻抗匹配上。一條傳輸線(transmission line)的阻抗(impedance)會(huì)隨其物理長(zhǎng)度而改變,要設(shè)計(jì)一套阻抗匹配(Impedance matching)的電路,需要通過(guò)不少繁復(fù)的計(jì)算程序,史密斯圖的特點(diǎn)便是省卻一些計(jì)算程序。
該圖表是由菲利普·史密斯(Phillip Smith)于1939年發(fā)明的,當(dāng)時(shí)他在美國(guó)的RCA公司工作。史密斯曾說(shuō)過(guò),「在我能夠使用計(jì)算尺的時(shí)候,我對(duì)以圖表方式來(lái)表達(dá)數(shù)學(xué)上的關(guān)聯(lián)很有興趣。」
史密斯圖的基本在于以下的算式
當(dāng)中的Γ代表其線路的反射系數(shù)(reflection coefficient),即S-parameter里的S11,zL是歸一負(fù)載值,即ZL / Z0。當(dāng)中,ZL是電路的負(fù)載值;Z0是傳輸線的特性阻抗值,通常會(huì)使用50Ω。
圖表中的圓形線代表電阻抗力的實(shí)數(shù)值,即電阻值,中間的橫線與向上和向下散出的線則代表電阻抗力的虛數(shù)值,即由電容或電感在高頻下所產(chǎn)生的阻力,當(dāng)中向上的是正數(shù),向下的是負(fù)數(shù)。圖表最中間的點(diǎn)(1+j0)代表一個(gè)已匹配(matched)的電阻數(shù)值(ZL),同時(shí)其反射系數(shù)的值會(huì)是零。圖表的邊緣代表其反射系數(shù)的長(zhǎng)度是1,即100%反射。在圖邊的數(shù)字代表反射系數(shù)的角度(0-180度)和波長(zhǎng)(由零至半個(gè)波長(zhǎng))。
有一些圖表是以導(dǎo)納值(admittance)來(lái)表示,把上述的阻抗值版本旋轉(zhuǎn)180度即可。
自從有了計(jì)算機(jī)后,此種圖表的使用率隨之而下,但仍常用來(lái)表示特定的資料。對(duì)于就讀電磁學(xué)及微波電子學(xué)的學(xué)生來(lái)說(shuō),在解決課本問(wèn)題仍然很實(shí)用,因此史密斯圖至今仍是重要的教學(xué)用具。
在學(xué)術(shù)論文里,量度儀器的結(jié)果也常會(huì)以史密斯圖來(lái)表示。
史密夫圖表(Smith chart,又稱史密斯圓圖)是在反射系散平面上標(biāo)繪有歸一化輸入阻抗(或?qū)Ъ{)等值圓族的計(jì)算圖。是一款用于電機(jī)與電子工程學(xué)的圖表,...
阻抗不匹配有什么后果_阻抗不匹配對(duì)信號(hào)影響
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2018-03-30 標(biāo)簽:阻抗匹配 4.9萬(wàn) 0
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阻抗匹配的基本概念,匹配條件,共軛匹配,匹配分類以及基礎(chǔ)知識(shí)詳解
信號(hào)傳輸過(guò)程中負(fù)載阻抗和信源內(nèi)阻抗之間的特定配合關(guān)系。一件器材的輸出阻抗和所連接的負(fù)載阻抗之間所應(yīng)滿足的某種關(guān)系,以免接上負(fù)載后對(duì)器材本身的工作狀態(tài)產(chǎn)生...
2018-01-22 標(biāo)簽:阻抗匹配 4.0萬(wàn) 1
對(duì)于傳輸線的反射、特性阻抗、阻抗匹配的詳細(xì)解析
其實(shí)特性阻抗是和射頻緊密相隔的一個(gè)物理量,在認(rèn)識(shí)特性阻抗之前先認(rèn)識(shí)一下射頻。我們知道電臺(tái),手機(jī)通訊信號(hào),wifi等都是向外部發(fā)射信號(hào)能量的裝置,也就是說(shuō)...
類別:射頻無(wú)線論文 2011-02-22 標(biāo)簽:射頻阻抗匹配史密斯
類別:PCB設(shè)計(jì)規(guī)則 2019-07-23 標(biāo)簽:電阻PCB阻抗匹配
F波段微帶至波導(dǎo)探針過(guò)渡技術(shù)是如何設(shè)計(jì)的?立即下載
類別:通信網(wǎng)絡(luò) 2018-10-12 標(biāo)簽:轉(zhuǎn)換器阻抗匹配波段
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阻抗匹配(impedance matching) 信號(hào)源內(nèi)阻與所接傳輸線的特性阻抗大小相等且相位相同,或傳輸線的特性阻抗與所接負(fù)載阻抗的大小相等且相位...
2017-11-10 標(biāo)簽:阻抗匹配 9561 0
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