阻抗匹配
阻抗匹配概念
阻抗匹配概念阻抗匹配概念阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态。
对于不同特性的电路，匹配条件是不一样的。
在纯电阻电路中，当负载电阻等于激励源内阻时，则输出功率为最大，这种工作状态称为匹配，否则称为失配。
当激励源内阻抗和负载阻抗含有电抗成份时，为使负载得到最大功率，负载阻抗与内阻必须满足共扼关系，即电阻成份相等，电抗成份只数值相等而符号相反。
这种匹配条件称为共扼匹配。
阻抗匹配（Impedance matching）是微波电子学里的一部分，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。
大体上，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。
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。
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，完成匹配阻抗匹配则传输功率大，对于一个电源来讲，单它的内阻等于负载时，输出功率最大，此时阻抗匹配。
最大功率传输定理，如果是高频的话，就是无反射波。
对于普通的宽频放大器，输出阻抗50Ω，功率传输电路中需要考虑阻抗匹配，可是如果信号波长远远大于电缆长度，即缆长可以忽略的话，就无须考虑阻抗匹配了。
阻抗匹配是指在能量传输时,要求负载阻抗要和传输线的特征阻抗相等,此时的传输不会产生反射,这表明所有能量都被负载吸收了.反之则在传输中有能量损失。
通信电子中的阻抗匹配技术
通信电子中的阻抗匹配技术随着通信电子技术的不断发展，阻抗匹配技术在信号处理和传输中的重要性也日益突显，被广泛应用于各种通信系统中。
阻抗匹配技术可以帮助提高通信系统的传输效率和信号质量，从而最大限度地提高信号的可靠性和稳定性，为我们带来了更加便捷和高效的通信体验。
1. 阻抗匹配技术的基础知识阻抗是指在电路中呈现出的供电源的电容和电感的反抗，它是电路的一种特性。
在通信电子系统中，阻抗匹配技术是把两种不同阻抗的电路连接在一起时，通过适当的元器件调整电路中阻抗的大小，使得两种电路的阻抗相等，从而达到信号的传输和处理。
阻抗匹配技术可分为串联匹配和并联匹配。
串联匹配是将电阻、电感等元器件串联在信号传输线路上，通过元器件的阻抗特性阻止信号的反射，并消除传输线上的阻抗不匹配问题。
而并联匹配则是将元器件并联在信号传输线路上，以达到同样的效果。
2. 阻抗匹配技术的应用领域阻抗匹配技术被广泛应用于通信电子系统中的各个方面，如无线通信、广播电视、卫星通信、有线通信等。
下面以无线通信为例，简要介绍阻抗匹配技术的应用：（1）手机天线阻抗匹配在手机通信中，天线是连接手机和基站之间的关键组成部分。
为了提高手机与基站之间的通信质量，需要通过合适的阻抗匹配电路匹配天线和手机的阻抗，从而减少信号的反射和干扰，提升信号质量和传输速率，使得手机通信更加可靠、稳定。
在手机中，通常使用调谐电路和天线封装在一起，形成一个整体天线组件，以实现天线阻抗匹配。
（2）基站天线阻抗匹配与手机天线阻抗匹配类似，基站天线阻抗匹配同样非常重要。
基站天线用于接收和发射信号，如果阻抗不匹配，将会造成信号的反射和干扰，导致通信效果不佳。
因此，在基站中也需要使用阻抗匹配技术，通过适当的调整电路中的元器件来匹配天线和基站的阻抗，以提高信号传输的效率和质量。
（3）无线传感器阻抗匹配无线传感器是物联网中重要的组成部分，它们可以通过无线信号实现对周围环境的监测和控制。
在无线传感器中，需要通过阻抗匹配技术来消除信号的反射和干扰，以提高信号传输速率和抗干扰能力，从而提高整个传感系统的信号质量和稳定性。
为什么要进行阻抗匹配
为什么要进行阻抗匹配电子行业的工程师经常会遇到阻抗匹配问题。
什么是阻抗匹配，为什么要进行阻抗匹配?本文带您一探究竟!一、什么是阻抗在电学中，常把对电路中电流所起的阻碍作用叫做阻抗。
阻抗单位为欧姆，常用Z表示，是一个复数Z= R+i( ωL–1/(ωC))。
具体说来阻抗可分为两个部分，电阻(实部)和电抗(虚部)。
其中电抗又包括容抗和感抗，由电容引起的电流阻碍称为容抗，由电感引起的电流阻碍称为感抗。
图1 复数表示方法二、阻抗匹配的重要性阻抗匹配是指信号源或者传输线跟负载之间达到一种适合的搭配。
阻抗匹配主要有两点作用，调整负载功率和抑制信号反射。
1、调整负载功率假定激励源已定，那么负载的功率由两者的阻抗匹配度决定。
对于一个理想化的纯电阻电路或者低频电路，由电感、电容引起的电抗值基本可以忽略，此时电路的阻抗来源主要为电阻。
如图2所示，电路中电流I=U/(r+R)，负载功率P=I*I*R。
由以上两个方程可得当R=r时P取得最大值，Pmax=U*U/(4*r)。
图2 负载功率调整2、抑制信号反射当一束光从空气射向水中时会发生反射，这是因为光和水的光导特性不同。
同样，当信号传输中如果传输线上发生特性阻抗突变也会发生反射。
波长与频率成反比，低频信号的波长远远大于传输线的长度，因此一般不用考虑反射问题。
高频领域，当信号的波长与传输线长出于相同量级时反射的信号易与原信号混叠，影响信号质量。
通过阻抗匹配可有效减少、消除高频信号反射。
图3 正常信号图4 异常信号(反射引起超调)三、阻抗匹配的方法阻抗匹配的方法主要有两个，一是改变组抗力，二是调整传输线。
改变阻抗力就是通过电容、电感与负载的串并联调整负载阻抗值，以达到源和负载阻抗匹配。
调整传输线是加长源和负载间的距离，配合电容和电感把阻抗力调整为零。
此时信号不会发生发射，能量都能被负载吸收。
高速PCB布线中，一般把数字信号的走线阻抗设计为50欧姆。
一般规定同轴电缆基带50欧姆，频带75欧姆，对绞线(差分)为85-100欧姆。
阻抗匹配
信号传输过程中负载阻抗和信源内阻抗之间的特定配合关系。
一件器材的输出阻抗和所连接的负载阻抗之间所应满足的某种关系，以免接上负载后对器材本身的工作状态产生明显的影响。
对电子设备互连来说，例如信号源连放大器，前级连后级，只要后一级的输入阻抗大于前一级的输出阻抗5-10倍以上，就可认为阻抗匹配良好；对于放大器连接音箱来说，电子管机应选用与其输出端标称阻抗相等或接近的音箱，而晶体管放大器则无此限制，可以接任何阻抗的音箱。
匹配条件①负载阻抗等于信源内阻抗，即它们的模与辐角分别相等，这时在负载阻抗上可以得到无失真的电压传输。
②负载阻抗等于信源内阻抗的共轭值，即它们的模相等而辐角之和为零。
这时在负载阻抗上可以得到最大功率。
这种匹配条件称为共轭匹配。
如果信源内阻抗和负载阻抗均为纯阻性，则两种匹配条件是等同的。
阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态。
对于不同特性的电路，匹配条件是不一样的。
在纯电阻电路中，当负载电阻等于激励源内阻时，则输出功率为最大，这种工作状态称为匹配，否则称为失配。
当激励源内阻抗和负载阻抗含有电抗成份时，为使负载得到最大功率，负载阻抗与内阻必须满足共扼关系，即电阻成份相等，电抗成份绝对值相等而符号相反。
这种匹配条件称为共扼匹配。
阻抗匹配（Impedance matching）是微波电子学里的一部分，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。
史密夫图表上。
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。
共轭匹配在信号源给定的情况下，输出功率取决于负载电阻与信号源内阻之比K，当两者相等，即K=1时，输出功率最大。
阻抗匹配方法
阻抗匹配方法
1. 什么是阻抗匹配
阻抗匹配是一种用来匹配电气设备输出阻抗与它的负载阻抗的
技术。
在电气系统中，将负载与大功率的源连接时，必须使大功率源的输出阻抗与负载的阻抗相匹配，二者之间的匹配被称为“阻抗匹配”，阻抗匹配技术使电路可以将最大的功率输出到负载中，使得系统正常运行，达到预期的效果。
2. 阻抗匹配的目的
能够有效地将电气信号从源端传输到负载端，以获得较好的信号传递质量，确保系统有效地工作，减少噪声，以及防止系统损坏。
3. 如何匹配阻抗
（1）使用具有非常低的阻抗值（2）使用可调节的阻抗变压器（3）使用改变负载电阻的装置（4）使用特殊的变压器，如：带有阻抗变
化因子的变压器（5）使用带有阻抗变化因子的网络变压器（双臂变
压器）（6）使用可调谐的特殊线圈（7）使用电容，电感或晶体管组
成的混合电路。
- 1 -。
什么是阻抗？什么是阻抗匹配？为什么要阻抗匹配？
什么是阻抗？什么是阻抗匹配？为什么要阻抗匹配？什么是阻抗？具有电阻、电感和电容的电路里，对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。
阻抗常用Z表示。
阻抗由电阻、感抗和容抗三者组成，但不是三者简单相加。
如果三者是串联的，又知道交流电的频率f、电阻R、电感L和电容C，那么串联电路的阻抗阻抗的单位是欧。
对于一个具体电路，阻抗不是不变的，而是随着频率变化而变化。
在电阻、电感和电容串联电路中，电路的阻抗一般来说比电阻大。
也就是阻抗减小到最小值。
在电感和电容并联电路中，谐振的时候阻抗增加到最大值，这和串联电路相反。
阻抗匹配在高频设计中是一个常用的概念，这篇文章对这个“阻抗匹配”进行了比较好的解析。
回答了什么是阻抗匹配。
阻抗匹配（Impedance matching）是微波电子学里的一部分，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。
大体上，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。
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。
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。
阻抗匹配则传输功率大，对于一个电源来讲，单它的内阻等于负载时，输出功率最大，此时阻抗匹配。
最大功率传输定理，如果是高频的话，就是无反射波。
阻抗匹配计算详解
阻抗匹配计算详解阻抗匹配是电子电路设计中常用的技术之一、它的作用是通过改变电路中的负载阻抗，使得输出电流或功率能够最大化。
阻抗匹配对于提高电路的效率、减少功率损耗、改善信号传输等方面都具有重要意义。
在电路中，输入阻抗和输出阻抗是两个基本的概念。
输入阻抗是指输入端对于信号源的阻力，而输出阻抗是指输出电路对于负载的阻力。
在理想情况下，输入和输出阻抗应该相等，以达到最大功率输出。
然而，实际电路中由于各种因素的影响，输入输出阻抗常常不匹配，从而导致功率的损失。
为了防止功率损失，我们需要进行阻抗匹配。
阻抗匹配的方法有很多种，其中常用的有三种：串联匹配、并联匹配和变压器匹配。
串联匹配是指在输入/输出电路前面或后面串联一个电阻，使得整个电路的输入/输出阻抗得到改善。
假设输入电阻为R1，输出电阻为R2，要求将R1匹配到R3，将R2匹配到R4、这时需要在输入电路的前面串联一个电阻R3，在输出电路的后面串联一个电阻R4，使得R1=R3，R2=R4、这样就达到了阻抗匹配的目的。
并联匹配是指在输入/输出电路前面或后面并联一个电阻，使得整个电路的输入/输出阻抗得到改善。
与串联匹配类似，假设输入电阻为R1，输出电阻为R2，要求将R1匹配到R3，将R2匹配到R4、这时需要在输入电路的前面并联一个电阻R3，在输出电路的后面并联一个电阻R4，使得1/R1+1/R3=1/R3，1/R2+1/R4=1/R3变压器匹配是指使用变压器将输入阻抗与输出阻抗进行匹配。
变压器具有阻抗变换的功能，可以通过调整变压器的比例关系来达到阻抗匹配的目的。
假设输入电阻为R1，输出电阻为R2，要求将R1匹配到R3，将R2匹配到R4、这时可以通过调整变压器的匝数比例以及串联或并联电阻来实现阻抗的匹配。
1.确定输入和输出阻抗的数值，并且将其表示出来。
2.根据匹配的方法（串联匹配、并联匹配或变压器匹配）来选择相应的计算公式。
3.根据计算公式，将输入和输出阻抗的数值代入，求解未知的电阻或变压器参数。
阻抗匹配原理
阻抗匹配原理
阻抗匹配是一种用于电路设计中的技术，旨在实现电路之间的最大功率传输。
阻抗匹配原理通过调整电路内部阻抗的数值，使其与外部电路的阻抗相等，以达到能量传输的最佳效果。
阻抗匹配的基本原理是根据电路的特性和Ohm定律，电路的功率传输最大化是在源电阻和负载电阻的阻抗相等时实现的。
换句话说，当源电阻和负载电阻的阻抗相匹配时，电流和电压可以被完全传递，从而提高系统的效率。
阻抗匹配可以通过几种方式来实现。
其中一种常见的方式是使用一种称为“返阻”的器件，它可以在电路中引入附加的阻抗来调整总体阻抗值。
返阻器件通常是电阻或电容器，在电路中起到帮助调整阻抗的作用。
另一种常见的阻抗匹配方法是使用变压器。
变压器可以通过改变输入和输出电压之间的比例来实现阻抗匹配。
变压器的工作原理是基于电感的性质，通过将电流传递到较高或较低的电压绕组，从而调整阻抗值。
阻抗匹配在电路设计中非常重要。
如果在电路中没有正确的阻抗匹配，将导致不完全的能量传输和信号失真。
因此，在设计电路时，阻抗匹配要被认真考虑，以确保最佳功率传输和系统效率。
总之，阻抗匹配原理通过调整电路内部阻抗值，使其与外部电路的阻抗相等，以最大化功率传输。
这可以通过使用返阻器件
或变压器来实现。
阻抗匹配在电路设计中非常重要，可以确保能量传输的最佳效果和系统的高效性。
阻抗匹配
• 支节调配器：是由距离负载的某位置上的并联或串联终端短路或开
路的传输线（又称支节）构成的。支节数可以是一条、两条、三条或更多。 讨论 (1)单支节调配器、(2)双支节调配器、(3)三支节调配器。
l
ZL
三、阻抗匹配的方法——并联支节调配器法
但Zg和Zl一般为复阻抗，无耗传输线Z0为纯阻抗，很难同时满足匹配
为实现匹配一般在信号源和终端负载处分别加始端和终端匹配装置 （一）信号源端的阻抗匹配 一般采用去耦衰减器或隔离器以实现信号源端匹配（吸收反射波）
前者使被信号源再反射的二次反射波由于两次通过衰减器，已微不足道。 但也会消耗输往负载的入射功率，不适合大功率微波源。 后者是一个非互易器件，只允许入射波通过而吸收掉反射波，即保证了功 率的有效传输，又可消除信号源的内反射，构成匹配源
(1) 归一化负载阻抗 zL=ZL/Z0=2+j4 对应A点，电长度为：0.218 (2) 找波腹点B或波节点C 可读得ρ 11 (3) 求所接λ /4传输线的Z01
( Z 01 ) R
m ax
ZC
Z01
Zin = =>
ZC
λ /4
d
Z 0 R m ax
Z0 Z0 Z0
249
传输线功率容量最大。 o 阻抗失配时传输大功率信号易导致击穿； 信号源可能被破坏。 行波状态时信号源工作稳定 o 避免频率牵引和输出功率变化 o 匹配源的输出功率是固定不变的
三、阻抗匹配的方法
阻抗匹配：ZL＝Z0、Zg＝Z0、 Zin＝Z0* 只有当Zg＝ZL＝ZC都为纯电阻时，才能同时实现匹配。
阻抗匹配定义及实现简介
1.阻抗的定义在具有电阻、电感和电容的电路里，对电路中的电流所起的阻碍作用叫做阻抗。
阻抗常用Z表示，是一个复数，实部称为电阻，虚部称为电抗，其中电容在电路中对交流电所起的阻碍作用称为容抗,电感在电路中对交流电所起的阻碍作用称为感抗，电容和电感在电路中对交流电引起的阻碍作用总称为电抗;阻抗的单位是欧姆。
阻抗的公式是：Z= R+j(ωL–1/（ωC）)其中，负载是电阻、电感的感抗、电容的容抗三种类型的复物，复合后统称“阻抗”，写成数学公式即是：阻抗Z= R+j(ωL–1/（ωC）)。
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”。
2.阻抗匹配阻抗匹配是指信号源或者传输线跟负载之间的一种合适的搭配方式。
匹配条件包括：①负载阻抗等于信源内阻抗，即它们的模与辐角分别相等，这时在负载阻抗上可以得到无失真的电压传输。
②负载阻抗等于信源内阻抗的共轭值，即它们的模相等而辐角之和为零。
这时在负载阻抗上可以得到最大功率。
这种匹配条件称为共轭匹配。
如果信源内阻抗和负载阻抗均为纯阻性，则两种匹配条件是等同的。
我们先从直流电压源驱动一个负载入手。
由于实际的电压源，总是有内阻的，我们可以把一个实际电压源，等效成一个理想的电压源跟一个电阻r串联的模型。
假设负载电阻为R，电源电动势为U，内阻为r，那么我们可以计算出流过电阻R的电流为：I=U/(R+r)，可以看出，负载电阻R越小，则输出电流越大。
负载R上的电压为：Uo=IR=U/[1+(r/R)]，可以看出，负载电阻R越大，则输出电压Uo越高。
再来计算一下电阻R消耗的功率为：P=I2×R=[U/(R+r)]2×R=U2×R/(R2+2×R×r+r2)=U2×R/[(R-r)2+4×R×r]=U2/{[(R-r)2/R]+4×r}对于一个给定的信号源，其内阻r是固定的，而负载电阻R则是由我们来选择的。
阻抗匹配的方法
阻抗匹配的方法关于阻抗匹配的方法，可以从电路理论和实际应用两个方面来进行探讨。
下面将介绍10条关于阻抗匹配的方法，并详细描述它们的原理和优缺点。
1.电阻器法：电阻器法是最简单的阻抗匹配方法之一，通过串联电阻器来降低电路输入端的阻抗。
这种方法的优点是简单易用，成本低廉，但是由于串联电阻器会引入附加损耗，所以对于高频电路不太适用。
2.变压器法：变压器法是一种常用的阻抗匹配方法，通过变压器来匹配输入和输出端的阻抗。
这种方法的优点是可以实现很高的传输效率，但是对于广频应用来说，变压器会引入误差和损耗。
3.利用共模电感：利用共模电感的方法可以将输入端和输出端的阻抗进行匹配，使得传输效率更高。
这种方法的优点是能够减小误差，并且能够在高频电路中使用，但是也有一定的局限性。
4.反馈法：反馈法是一种非常有效的阻抗匹配方法，在信号源和负载之间加入反馈网络，使得输入和输出端的阻抗得到匹配。
这种方法的优点是能够减小误差，提高传输效率，但是对于高频电路来说，反馈网络会引入附加损耗。
5.单元匹配法：单元匹配法是一种分析性思维的方法，它通过分析电路元件的特性和输入输出端的阻抗，来进行阻抗匹配。
这种方法的优点是精准度高，能够针对不同的电路元件进行优化匹配，但是需要更深入的电路知识支持才能使用。
6.拓扑匹配法：拓扑匹配法是一种基于电路的结构拓扑分析的方法，通过分析电路拓扑结构来进行阻抗匹配。
这种方法的优点是可以简化电路设计，提高设计效率，但是对于复杂电路的匹配来说，拓扑匹配法可能并不适用。
7.短路管法：短路管法是一种近似匹配法，它通过引入短路管来抵消输入输出端的阻抗不匹配。
这种方法的优点是简单直接，但是由于短路管的特性会对电路带来一定的干扰，因此需要考虑干扰问题。
8.天线阻抗匹配法：天线阻抗匹配法是一种针对天线信号的阻抗匹配方法，它通过对天线阻抗进行调节，来使得天线信号能够更好地与目标设备匹配。
这种方法的优点是能够提高天线信号的传输效率，但是需要考虑阻抗调节的可行性和实际效果。
什么是阻抗匹配-阻抗匹配是什么意思-阻抗匹配原理
什么是阻抗匹配?阻抗匹配是什么意思?阻抗匹配原理阻抗匹配是微波电子学里的一部分，主要用于传输线上，来达至全部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。
大体上，阻抗匹配有两种，一种是透过转变阻抗力，另一种则是调整传输线的波长。
转变阻抗力：把电容或电感与负载串联起来，即可增加或削减负载的阻抗值，在图表上的点会沿著代表实数电阻的圆圈走动。
假如把电容或电感接地，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。
阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗相互适配，得到最大功率输出的一种工作状态。
对于不同特性的电路，匹配条件是不一样的。
串联终端匹配：串联终端匹配的理论动身点是在信号源端阻抗低于传输线特征阻抗的条件下，在信号的源端和传输线之间串接一个电阻R，使源端的输出阻抗与传输线的特征阻抗相匹配，抑制从负载端反射回来的信号发生再次反射.串联终端匹配后的信号传输具有以下特点：A 由于串联匹配电阻的作用，驱动信号传播时以其幅度的50％向负载端传播；B 信号在负载端的反射系数接近＋1，因此反射信号的幅度接近原始信号幅度的50％；C 反射信号与源端传播的信号叠加，使负载端接受到的信号与原始信号的幅度近似相同；D 负载端反射信号向源端传播，到达源端后被匹配电阻汲取；E 反射信号到达源端后，源端驱动电流降为0，直到下一次信号传输。
相对并联匹配来说，串联匹配不要求信号驱动器具有很大的电流驱动力量。
选择串联终端匹配电阻值的原则很简洁，就是要求匹配电阻值与驱动器的输出阻抗之和与传输线的特征阻抗相等。
抱负的信号驱动器的输出阻抗为零，实际的驱动器总是有比较小的输出阻抗，而且在信号的电平发生变化时，输出阻抗可能不同。
比如电源电压为＋4.5V的CMOS驱动器，在低电平常典型的输出阻抗为37Ω，在高电平常典型的输出阻抗为45Ω[4]；TTL驱动器和CMOS驱动一样，其输出阻抗会随信号的电平大小变化而变化。
阻抗匹配
λ λ φl ± 4π 4此处为第一 波节点微波工程基础
11
第一章 均匀传输线理论之•阻抗匹配
(c)多支节调配 多支节调配(multiple-stub tuning) 多支节调配
单支节匹配的主要缺点是它仅能实现在点频上匹配， 单支节匹配的主要缺点是它仅能实现在点频上匹配， 要展宽频带，可采用多支节结构来实现。 要展宽频带，可采用多支节结构来实现。
l1′ =
λ φL 4π
此处为第一 波腹点
10
第一章 均匀传输线理论之•阻抗匹配
(b) 并联单支节调配器 并联单支节调配器
A
Y0 Y0
l '1
Y0
B
lmin1
B′
l min 1 =
l1′ =
A′
此处输入导纳应 等于特性导纳
l2
1 λ arctan 2π ρ 1− ρ λ λ l2 = − arctan 4 2π ρ
所需阻抗： 所需阻抗：最大增益匹配 最小噪声系数匹配 最大输出功率匹配 等等
微波工程基础
2
第一章 均匀传输线理论之•阻抗匹配
1. 三种匹配 三种匹配(impedance matching)
入射波 反射波 Zg Z0 Zl
(1) 负载阻抗匹配：负载阻抗等于传输线的特性阻抗。 负载阻抗匹配：负载阻抗等于传输线的特性阻抗。 此时传输线上只有从信源到负载的入射波，而无反射波。 此时传输线上只有从信源到负载的入射波，而无反射波。 (2) 源阻抗匹配：电源的内阻等于传输线的特性阻抗。 源阻抗匹配：电源的内阻等于传输线的特性阻抗。 对匹配源来说，它给传输线的入射功率是不随负载变化的， 对匹配源来说，它给传输线的入射功率是不随负载变化的， 负载有反射时，反射回来的反射波被电源吸收。 负载有反射时，反射回来的反射波被电源吸收。
微波技术基础7-阻抗匹配
传输线的电路理论—阻抗匹配
常用的匹配方法
g 4阻抗变换器
置于特性阻抗不同的均匀传输线之间或传 输系统与负载之间起阻抗匹配作用。
传输线的电路理论—阻抗匹配
对于该图所示的结构，容易推导要使T处 in 0 0 0L
由于无耗传输线的特性阻抗是实数，因此，g / 4阻抗变
传输线的电路理论
➢阻抗匹配
阻抗匹配的重要性： 使微波传输系统能将波源的功率有效地传给负载； 关系到系统的传输效率、功率容量与工作稳定性； 关系到微波元器件的性能以及微波测量的系统误差
和测量精度。 阻抗匹配的分类：
无反射匹配 共轭匹配
传输线的电路理论—阻抗匹配
无反射匹配
负载匹配—负载与传输线之间的匹配； 匹配条件：L 0 匹配后传输线状态：负载经匹配后不产生波的反射，
传输线上呈行波状态。 波源匹配—波源与传输线之间的匹配； 匹配条件： g 0 匹配后传输线状态：波源经匹配后对传输线不产生波
的反射。 实际情况：负载不匹配而产生反射波，但波源匹配将
不产生二次反射。
传输线的电路理论—阻抗匹配
共轭匹配
特点：负载吸收最大功率的匹配。 匹配条件：传输线上任一参考面T向负载看去的输入 阻抗与向波源看去的输入阻抗互为共轭，即
b 1 ln RL 1 ln R L 0 L
（R为阻抗变换比）
1
2
eL j 2 z
0
d dz
ln R L
z
ln
0 dz
1 2
e jL
ln
R
sin L L
1 ln R sin L
2
L
1 ln R sin L
微波技术基础7-阻抗匹配
g
R L R g
X
L
X
g
两者的电阻应相等，电抗的数值相等， 而性质相反。
传输线的电路理论—阻抗匹配
匹配下的负载吸收功率情况
负载吸收功率可表示为：
P L 1 2 R eV L IL 1 2 E g 2(R L R g )2R L (X L X g )2
dlm in4 gcos11 1 S S
串联支节长度为
l g tg1 1 S 2 S
传输线的电路理论—阻抗匹配
双支节匹配器与三支节匹配器
优点： 匹配不同负载时，只需调节支节长度L，无需调节d; 三支节匹配器客服了双支节匹配区存在“匹配禁区”的缺
点。
传输线的电路理论—阻抗匹配
此反射系数对渐变线输入端总反射系数的贡献为
d d ze j2 z 1 2 e j2 zd d zln 0 (z)d z
于是
1 20Lej2zd dzln0(z)dz
传输线的电路理论—阻抗匹配
例如
当z=L时
因此 最后可得
0(z) 0(0)ebz 0ebz ln0(z)ln0bz
l g tg1 S 2 1S
图解法
求解较为简单，可分为两个步骤。 1. 找出负载归一化导纳值在导纳圆图中的对应点M
作等反射系数圆交G 1 的匹配圆与A、B
读出点M顺时转至A、B的长度 d 1 、d 2
读出A、B处得导纳值 1 j b 、1 j b
2.
在 d 处1 并联一个短路支节： 由导纳圆图中的短路点C 顺时转至 点j b D C、D间
传输线的电路理论—阻抗匹配
d z 0 0 ( ( z z ) ) d d 0 0 0 0 ( ( z z ) ) 2 d 0 ( 0 z ) 1 2 d l n 0 ( z ) 1 2 d d z l n 0 ( z ) d z
阻抗匹配原理
阻抗匹配原理阻抗匹配是电子电路中的重要概念，它能够有效地提高信号传输的效率，降低信号反射和损耗。
在实际电路设计中，阻抗匹配原理被广泛应用于各种通信系统、射频电路和微波电路中。
本文将介绍阻抗匹配的基本原理、常见的匹配网络以及在电路设计中的应用。
阻抗匹配的基本原理是为了使信号源和负载之间的阻抗相互匹配，从而最大限度地传输能量，减小信号反射。
在电路中，如果信号源的输出阻抗与负载的输入阻抗不匹配，就会导致信号反射和能量损耗。
因此，为了最大限度地传输信号能量，需要采取一定的方法来匹配信号源和负载之间的阻抗。
常见的阻抗匹配网络包括L型匹配网络、π型匹配网络、串联匹配网络和并联匹配网络。
这些匹配网络可以通过合适的阻抗变换元件，如电感、电容和阻性元件，来实现阻抗的匹配。
在实际电路设计中，设计工程师需要根据具体的应用场景和要求，选择合适的匹配网络来实现阻抗匹配。
阻抗匹配在电路设计中起着至关重要的作用。
在射频和微波电路中，阻抗匹配可以有效地提高信号传输的效率，降低信号反射和损耗，从而提高整个系统的性能。
在通信系统中，阻抗匹配可以保证信号的稳定传输，提高通信质量。
因此，设计工程师需要深入理解阻抗匹配原理，并灵活运用在实际的电路设计中。
总之，阻抗匹配原理是电子电路设计中不可或缺的重要概念。
通过合理的阻抗匹配，可以提高信号传输效率，降低信号反射和损耗，从而提高整个系统的性能。
在实际的电路设计中，设计工程师需要根据具体的应用场景和要求，选择合适的匹配网络来实现阻抗匹配，从而达到最佳的设计效果。
希望本文能够帮助读者更好地理解阻抗匹配原理，并在实际的电路设计中加以运用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
阻抗匹配（Impedance Matching）学院：信息工程学院班级： 08通信一班姓名：______王鲲鹏_______学号： 0839050阻抗匹配（Impedance Matching）1.什么是阻抗匹配？阻抗匹配是指信号源或者传输线跟负载之间的一种合适的搭配方式。
阻抗匹配分为低频和高频两种情况讨论。
在低频电路中，一般不考虑传输线的匹配问题，只考虑信号源跟负载之间的情况，因为低频信号的波长相对于传输线来说很长，传输线可以看成是“短线”，反射可以不考虑（可以这么理解：因为线短，即使反射回来，跟原信号还是一样的）。
从以上分析可以得出结论：如果需要输出电流大，则选择小的负载R；如果需要输出电压大，则选择大的负载R；如果需要输出功率最大，则选择跟信号源内阻匹配的电阻R。
当交流电路中含有容性或感性阻抗时，就需要信号源与负载阻抗的的实部相等，虚部互为相反数，此时达到匹配。
有时阻抗不匹配还有另外一层意思，例如一些仪器输出端是在特定的负载条件下设计的，如果负载条件改变了，则可能达不到原来的性能，这时我们也会叫做阻抗失配。
在高频电路中，我们还必须考虑反射的问题。
当信号的频率很高时，则信号的波长就很短，当波长短得跟传输线长度可以比拟时，反射信号叠加在原信号上将会改变原信号的形状。
如果传输线的特征阻抗跟负载阻抗不相等（即不匹配）时，在负载端就会产生反射。
传输线的特征阻抗（也叫做特性阻抗）是由传输线的结构以及材料决定的，而与传输线的长度，以及信号的幅度、频率等均无关。
阻抗匹配（Impedance Matching）在高频设计中是一个常用的概念，是微波电子学里的一部分，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。
匹配的实质就是设法在终端负载附近产生一新的反射波，使它恰好和负载引起的反射波等辐反相，彼此抵消，从而达到匹配传输的目的，从而提升能源效益。
一旦匹配完善，传输线即处于行波工作状态。
阻抗匹配（Impedance Matching）具有三种不同的含义，分别是负载阻抗匹配、源阻抗匹配和共轭阻抗匹配。
（1）负载阻抗匹配负载阻抗匹配是负载阻抗等于传输线的特性阻抗。
此时传输线上只有从信源到负载的入射波，而无反射波。
匹配负载完全吸收了由信源入射来的微波功率；而不匹配负载则将一部分功率反射回去，在传输线上出现驻波。
当反射波较大时，波腹电场要比行波电场大得多，容易发生击穿，这就限制了传输性能传输的最大功率，因此要采取措施进行负载阻抗匹配。
负载阻抗匹配一般采用阻抗匹配器。
（2）源阻抗匹配电源的内阻等于传输线的特性阻抗时，电源和传输线时匹配的，这种电源称之为匹配源。
对匹配源来说，它给传输线的入射功率是不随负载变化的，负载有反射时，反射回来的反射波被电源吸收。
可以用阻抗变换器把不匹配源变成匹配源，但常用的方法是加一个去耦衰减器或隔离器，它们的作用是吸收反射波。
（3）共轭阻抗匹配对于不匹配电源，当负载阻抗折合到电源参考面上的输入阻抗为电源内阻抗的共轭值时，负载能得到最大功率值，这种匹配成为共轭匹配。
2.如何实现阻抗匹配？对一个由信源、传输线和负载阻抗组成的传输系统，希望信号源在输出最大功率的同时，负载全部吸收，以实现高效稳定的传输。
因此一方面应用阻抗匹配器使信源输出端达到共轭匹配，另一方面应用阻抗匹配器使负载与传输线特性阻抗相匹配，而信源端一般采用隔离法或去耦衰减器以实现信源端匹配。
在微波中，常用的匹配方法有：电抗补偿法、阻抗变换器法、支节调配器法、反射接收法。
（1）电抗补偿法在传输线中的某些位置加入匹配元件，如纯电阻的膜片、销钉、螺钉调配器、短路调配器等，使这些电抗性负载产生的反射与负责产生的反射相抵消，从而实现匹配传输。
这些电抗负载可以是容性，也可以是感性，其主要特点是匹配装置不耗能，传输效率高。
（2）阻抗变换器法采用λ/4阻抗变换器或渐变线阻抗变换器使不匹配的负载或两段特性阻抗不同的传输线实现匹配连接。
①λ/4阻抗变换器当负载阻抗为纯电阻且其值R1与传输线特性阻抗Z0不相等时，可在两者之间加接一节长度为λ/4、特性阻抗为Z01的传输线来实现负载和传输线之间的匹配。
此时当匹配传输线的特性阻抗为Z01=(Z0R1)1/2时，输入端的输入阻抗Z in=Z0，从而实现了负载和传输线之间的阻抗匹配。
然而由于λ/4阻抗变换器的长度取决于波长，因此严格说它只能在中心频率点才能匹配，当频偏时匹配特性变差，也说明匹配法时窄带的。
②渐变线阻抗变换器对于上述的λ/4阻抗变换器，若节数增加时，每两节之间的特性阻抗阶梯变化就变得很小，在节数无限增大的极限情况下，就变成连续的渐变线。
这种渐变线的长度l主要远大于工作波长，其输入驻比就可以做到很小，并且工作频率越高，该条件也越易容易得到满足。
（3）支节调配器法支节调配器是由距离负载的某固定位置上的并联或串联终端短路或开路的传输线（又称支节）构成的。
可分为单支节调配器、双支节调配器及多支节调配器。
（4）反射吸收法利用铁氧体元件的单向传输特性（如隔离器等）将不匹配负载产生的反射波吸收掉。
3.调配器调配器实质上就是一个阻抗变换器，因为所谓不匹配就是指负载阻抗与传输线特性阻抗不相等，调配器就是通过阻抗变换来达到阻抗匹配的。
（1）膜片膜片是指垂直于波导管轴线而放置在波导中的金属薄片，膜片可以从波导宽边出发对称或不对称放置，称之为容性膜片；也可以从波导窄边出发对称或不对称放置，称为感性膜片。
有时候将感性膜片和容性膜片组合在一起同时引入波导，称之为组合膜片。
（2）销钉在波导中垂直波导壁放置并且两端与波导壁相连的金属圆棒称为销钉，销钉类似于波导膜片，也相当于在波导中引入并联电纳，因而同样也可以作为负载的阻抗匹配用。
①感性销钉感性平行于波导窄边的销钉引入的电纳是感性的，这样放置的销钉相当于代替了波导宽边的一部分空间，减小了波导宽边的尺寸，与电感膜片类似，其等效电路为并联电感。
②容性销钉平行于波导宽边的销钉是容性的。
这样放置的销钉相当于代替了波导窄边的一部分空间，减小了波导窄边的尺寸，与容性膜片类似，其等效电路为并联电容。
（3）调配螺钉用膜片或销钉来调配负载时会有很多不便，一方面是负载本身的特性阻抗不一定已知，进行匹配时只有用不同尺寸大小的膜片或销钉反复测试才能达到匹配；另一方面是膜片或销钉的尺寸及在波导中的位置固定后，其引入的导纳也就固定，只能对特定的负载进行匹配，负载一旦改变，就要重新制作调配器。
若使用深度可以调节的螺钉来代替固定膜片或销钉，显然就方便多了。
因为它的电纳是可以改变的，能适应不同负载的需要，因而调配螺钉是小功率微波设备中普遍采用的调配元件，调配螺钉也常被叫做调谐螺钉。
①单螺钉调配器单螺钉调配器的调配螺钉一般通过波导宽边中央插入波导，与膜片、销钉一样，它的等效电路也是并联电纳。
理论和实验都证实，当螺钉插入波导的深度l＜λ/4时，螺钉将主要集中电场的作用，因而螺钉的等效电路呈现容性，随着插入深度的增加电容量也增大。
但在同时，波导宽边上的轴向电流要流进螺钉沿螺钉轴向流动，从而产生磁场，使螺钉具有一定电感量，只是在螺钉插入深度较浅时，电感量很小，可以忽略，当螺钉插入深度增加时，电感量也要增加，所以这时调配器的等效电路为并联在主线上的LC串联回路。
当l=λ/4时，容抗和感抗相等，回路谐振，总的并联导纳趋于无穷大，使波导短路，产生全反射。
螺钉深度再进一步增加时，当l＞λ/4时，电感量将成为主要，螺钉呈感性，直至螺钉与波导对壁接触成为感性销钉。
不过在实用上，通常将螺钉设计为容性，因为根据矩形波导尺寸选择，当螺钉长度大于λ/4时，螺钉头与波导壁的距离很小，易引起击穿。
②双螺钉、三螺钉调配器单螺钉调配器的缺点是必须在波导宽边中央开缝以便螺钉移动，但同时又要保证螺钉与波导的电接触，显然，这不是一种好的方式。
为此，可以采用两个调配螺钉而不必再沿波导纵向移动螺钉的位置，只需分别调节两个螺钉的插入深度就可以达到负载匹配的目的。
双螺钉调配器的缺点是不能对任意负载进行匹配，存在某些负载导纳不可能达到匹配的死区。
采用三螺钉调配器就可以克服这一缺点，三螺钉调配器实际上可以看做是两个螺钉调配器的串联，中间的螺钉既是前一个双螺钉调配器的一部分，也是后一个螺钉匹配器的组成部分，利用三螺钉调配器可以匹配任何负载导纳。
（4）同轴线短路分支调配器在同轴线主传输线上并联2个或三个分支同轴线，分支同轴线均以可移动的短路活塞短路，则短路分支同轴线相当于主线上上的并联电纳，当短路活塞在λ/2范围内移动时，并联分支的输入电纳就可以在±∞范围内调节，构成与波导双销钉或三销钉匹配器完全相应的调配器。
4.为什么要实现阻抗匹配？阻抗匹配是无线电技术中常见的一种工作状态，阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态，它反映了输人电路与输出电路之间的功率传输关系。
当电路实现阻抗匹配时，将获得最大的功率传输。
反之，当电路阻抗不匹配时，不但得不到最大的功率传输，还会带来电磁波在电路里的反射，使得传输效率降低，噪声增加，电路性能下降，严重的还会烧毁功率器件。
阻抗匹配常见于各级放大电路之间、放大器与负载之间、测量仪器与被测电路之间、天线与接收机或发信机与天线之间，等等。
例如，扩音机的输出电路与扬声器之间必须做到阻抗匹配，不匹配时，扩音机的输出功率将不能全部送至扬声器。
如果扬声器的阻抗远小于扩音机的输出阻抗，扩音机就处于过载状态，其末级功率放大管很容易损坏。
反之，如果扬声器的阻抗高于扩音机的输出阻抗过多，会引起输出电压升高，同样不利于扩，音机的工作，声音还会产生失真。
因此扩音机电路的输出阻抗与扬声器的阻抗越接近越好。
又例如，无线电发信机的输出阻抗与馈线的阻抗、馈线与天线的阻抗也应达到一致。
如果阻抗值不一致，发信机输出的高频能量将不能全部由天线发射出去。
这部分没有发射出去的能量会反射回来，产生驻波，严重时会引起馈线的绝缘层及发信机末级功放管的损坏。
为了使信号和能量有效地传输，必须使电路工作在阻抗匹配状态。
5.是否什么时候都要考虑阻抗匹配？阻抗匹配仅适用于电子电路，因为电子电路中传输的信号功率本身较弱，需用匹配来提高输出功率。
而在电工电路中一般不考虑匹配，否则会导致输出电流过大，损坏用电器。
在普通的宽频带放大器中，因为输出阻抗为50Ω，所以需要考虑在功率传输电路中进行阻抗匹配。
但是，实际上当电缆的长度对于信号的波长来说可以忽略不计时，就勿需阻抗匹配的。
如信号频率为1MHz，其波长在空气中为300m，在同轴电缆中约为200m。
在通常使用的长度为1m左右的同轴电缆中，是在完全可忽略的范围之内。
6.生活中的例子常用的闭路电视同轴电缆特性阻抗为75Ω，而一些射频设备上则常用特征阻抗为50Ω的同轴电缆。