阻抗匹配示例
阻抗匹配
m X ± R ( Z − R ) 2 + X 2 o/ c . Z0 L L L Lu 0 c m rf . RL − Z 0 ww t= w XL − 2Z0
2 RL + ( X L + Z 0t ) 2
RL (1 + t ) 2 RL + ( X L + Z 0t ) 2
2
B=
RL t + ( X L t − Z 0 ) ( X L + Z 0t )
2 2 Z0 R + ( X + Z t ) L 0 L
单支节并联调配器（续一）
选d 使G＝Y0＝1/Z0 可得关于t (tgβz)的方程：
例2.6-1 设计一L节匹配网络，在500MHz使负载阻抗 ZL=200-j100Ω与特性阻抗Z0＝100Ω的传输线匹配。
归一化阻抗为：zL=ZL/Zo = 2-j2 在1+jx圆内，a 方案。 (1)归一化ZL 并在图中标出 (2)由于要计算并联转换成导纳较为方便 —— 将zL旋 om c . 转180度得出yL=0.4+j0.2; 如果加 上jb可使总电导落在 cu -m f r . w 1+jb的圆周上（电阻1+jx ），则可能 串 接 jx 达 到匹配 w w (3)在0.4圆上转到y(1+jy圆周）y＝yL+j0.3=0.4+j0.5 (4)再变回z ＝1－j1.2 (转180度) (5)显见只要串接x＝j1.2即可匹配。
匹配时多次反射 可能造成相位叠 加——功率增大
两大类阻抗匹配原理和方法
题目：请阐述两大类阻抗匹配的原理和方法；试用导纳圆图讨论三株线匹配器的匹配原理。
答：一、两大类阻抗匹配原理及方法：1、利用λ/4阻抗变换器进行匹配：原理：利用λ/4传输线的阻抗变化作用。
方法：（1）、利用λ/4线对纯电阻性负载进行匹配，当一个特性阻抗为Z c的λ/4传输线终端接以纯电阻性负载Rl时，其始端输入阻抗Zin=Zc2/Rl，即其具有变换电阻值的作用。
（2）、利用λ/4线对复数阻抗的负载进行匹配，需要先将复阻抗变为实阻抗，然后再利用方法一对其进行变换。
复阻抗变为实阻抗方法有两种，法一：将λ/4线接于主传输线中的电压波节点或波腹点处；法二：将λ/4线仍接在终端，但在终端再并联长为l的短路线等。
2、利用并联电抗性元件进行匹配：方法：单株线匹配器进行匹配、双株线匹配器进行匹配和三株线匹配器进行匹配。
原理：（1）、单株线匹配器：在主传输线上距负载d处，并联一长度为l的短路（或开路）支节。
具体工作原理是：在距离负载d（d<λ/2）处的线上找到归一化导纳为y1=1+jb1的点，由此可确定d；再在该处并联一个归一化电纳y2=-jb1，由此可确定l，进而实现与主传输线的匹配，y=y1+y2=1。
（2）、双株线匹配器：距负载两个固定的位置处各并联一个短路线（或开路线）支节。
具体工作原理是：在AA'和BB'截面处各并联一个短路支线（A和B），支线A距终端负载的距离d1可选定，两支线距离d2可选取λ/4，λ/8，3λ/8等，为了得到系统匹配，应有y b=1，且需y b'=1+j b'，即应使yb'落在导纳圆图的g=1的电导图上，即实部为1，其虚部可利用调节枝节B的长度，使其产生的导纳抵消虚部的影响，从而在截面BB'处得到y BB'=1,使传输线得到匹配。
（3）、三株线匹配器：距负载三个固定的位置处，各并联一个短路线（或开路线）支节。
具体工作原理是：在传输线截面AA'、BB'和CC'处各并联着短路支线A、B、C，A与B，B与C之间距离均为d2通常取d2=λ/4或λ/8,。
阻抗匹配及应用设计实战
阻抗匹配及应用设计实战阻抗匹配是指在电路中通过调整电路元件的参数，使得电路的输入阻抗与输出阻抗相等或接近相等的一种技术。
阻抗匹配的目的是为了最大限度地传输信号能量，减小信号的反射和损耗，提高电路的性能。
阻抗匹配的应用非常广泛，下面将介绍几个常见的应用场景和设计实战。
1. 信号传输线阻抗匹配在高频信号传输中，信号传输线的阻抗匹配非常重要。
如果信号源的输出阻抗与传输线的特性阻抗不匹配，会导致信号的反射和损耗，影响信号的传输质量。
因此，在设计高频信号传输线时，需要根据传输线的特性阻抗选择合适的信号源输出阻抗，或者通过添加匹配电路来实现阻抗匹配。
2. 射频功率放大器的输入输出阻抗匹配在射频功率放大器设计中，输入输出阻抗匹配是非常重要的。
输入阻抗匹配可以提高信号源的能量传输效率，输出阻抗匹配可以提高功率放大器的输出功率和效率。
通常使用匹配网络来实现阻抗匹配，如L型匹配网络、π型匹配网络等。
3. 天线阻抗匹配天线是无线通信系统中非常重要的组成部分，天线的阻抗匹配直接影响无线信号的传输效果。
在设计天线时，需要根据天线的特性阻抗选择合适的驱动电路输出阻抗，并通过调整天线的结构参数来实现阻抗匹配。
阻抗匹配可以提高天线的辐射效率，减小信号的反射和损耗。
4. 音频放大器的输入输出阻抗匹配在音频放大器设计中，输入输出阻抗匹配对于提高音频信号的传输质量非常重要。
输入阻抗匹配可以提高音频信号源的能量传输效率，输出阻抗匹配可以提高音频放大器的输出功率和效率。
通常使用匹配网络来实现阻抗匹配，如L型匹配网络、π型匹配网络等。
5. 传感器与信号处理电路的阻抗匹配在传感器与信号处理电路之间的连接中，阻抗匹配可以提高信号的传输质量和减小信号的损耗。
传感器的输出阻抗与信号处理电路的输入阻抗匹配可以提高信号的传输效率，减小信号的失真和噪声。
通常使用阻抗转换电路来实现阻抗匹配，如差分放大器、阻抗转换器等。
在实际的阻抗匹配设计中，需要根据具体的应用场景和要求选择合适的匹配电路和参数。
阻抗匹配
smith圆图
.14
.17 .18
.22 .29
.28
.23 .27
.24 .26
.25 .25
.26 .24
.27 .23
.28 .21 .22
.20
阻抗匹配概念
阻抗匹配功能 •阻抗匹配是使射频/微波电路或系统无反射、以行波或尽量接近行波状态的 技术措施。 放大器，振荡器，混频器等射频/微波电路的设计实际上是设计恰当的匹配 网络。 其作用体现在下列几方面： •提高传输效率，保证功率容量
匹配网络作用的圆图示意
当输入阻抗与传输线的特性阻抗相等时，即Zin＝Zc，此时线上载行波， 参量Γ＝0，ρ＝1，κ＝1，这时负载吸收全部入射波功率。传输线与负载实 现了匹配。
源共轭匹配与负载阻抗匹配的匹配方法一样，下面仅以负载阻抗匹配为例分析 匹 配原理。
阻抗匹配单元及方法
二、阻抗匹配单元
解决负载阻抗匹配的问题，主要就是要消除因负载阻抗引起的反射波。通常需 要在传输线与负载之间加入一匹配网络，使其产生一个新的反射波，与负载阻抗 引起反射波幅度相等、相位相反，两者相互抵消。匹配网络全部由电抗元件构成。 匹配设计中，最常使用的元件形式有6种：串联电感、串联电容、并联电感、 并联电容、串联传输线及串联。
1.35 nH 0.74 pF
圆图上的匹配电路设计
反射波电场复振幅
介质空间2 中的电磁场
E 2 r ex Et e jk 2 z ˆ ˆ ey H 2 r Et e jk 2 z 2
透射波电场复振幅
k1 11
k2 2 2
利用在介质的分界面上电磁场满足边界条件
ˆ n E 2 E1 0 Ei Er Et ˆ n H 2 H1 0 Ei Er Et
阻抗匹配的基本概念
阻抗匹配的基本概念
嘿，朋友们！今天咱来聊聊阻抗匹配这个有意思的玩意儿。
你说阻抗匹配像啥呢？咱就打个比方哈，它就像是一场舞会里的完美搭档。
你想想，在舞会上，要是男舞伴和女舞伴的舞步、节奏不协调，那跳起来得多别扭呀，说不定还会踩脚呢！这阻抗匹配啊，就是要让电路里的各个部分也像那配合默契的舞伴一样，和谐共舞。
咱平常生活里用的好多电子设备，那可都离不开阻抗匹配呢。
要是没做好，那可能就会出各种问题。
比如说信号不好啦，声音不清楚啦，这多闹心呀！
就好比一辆汽车，发动机就是动力的源头，而阻抗匹配呢，就像是让发动机和其他零部件之间的连接恰到好处。
如果这个连接没弄好，汽车能跑得顺畅吗？肯定不行呀！
再想想，要是音响系统没有做好阻抗匹配，那放出来的音乐能好听吗？说不定还会有杂音、破音啥的，这不是毁了咱们享受音乐的好心情嘛！
其实呀，这阻抗匹配也不是啥特别难理解的东西。
你就把它当成是让不同的部分能够好好合作，发挥出最佳效果的一个关键环节。
就好像一个团队里，大家都得相互配合，才能把事情干好，不是吗？
你看那些高科技的电子产品，为啥能那么好用？那可都是因为背后有阻抗匹配在默默地发挥作用呢！它就像是一个幕后英雄，虽然不显眼，但却至关重要。
咱平时也可以多留意一下身边的电子设备，想想它们是不是做好了阻抗匹配呢。
说不定你会对这些东西有更深的理解和认识哦！
总之啊，阻抗匹配真的很重要，它能让我们的电子世界更加美好、顺畅。
可别小瞧了它哟！
原创不易，请尊重原创，谢谢!。
阻抗匹配及应用设计实战
阻抗匹配及应用设计实战（老外的经典诠释）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。
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（请参看输出阻抗一问），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=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}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。
注意式中[(R-r)*(R-r)/R]，当R=r时，[(R-r)*(R-r)/R]可取得最小值0，这时负载电阻R上可获得最大输出功率Pmax=U*U/(4*r)。
即，当负载电阻跟信号源内阻相等时，负载可获得最大输出功率，这就是我们常说的阻抗匹配之一。
对于纯电阻电路，此结论同样适用于低频电路及高频电路。
当交流电路中含有容性或感性阻抗时，结论有所改变，就是需要信号源与负载阻抗的的实部相等，虚部互为相反数，这叫做共厄匹配。
在低频电路中，我们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）。
从以上分析我们可以得出结论：如果我们需要输出电流大，则选择小的负载R；如果我们需要输出电压大，则选择大的负载R；如果我们需要输出功率最大，则选择跟信号源内阻匹配的电阻R。
阻抗匹配详解及高频阻抗匹配实例
英文名称：impedance matching基本概念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。
简易阻抗匹配方法.
在高速的设计中,阻抗的匹配与否关系到信号的质量优劣。
阻抗匹配的技术可以说是丰富多样,在此只对几种简单常用的端接方法进行介绍。
为什么要进行阻抗匹配呢?无外乎几种原因,如减少反射、控制信号边沿速率、减少信号波动、一些电平信号本身需要等等。
端接阻抗匹配一般有 5种方法:1. 源端串联匹配,2. 终端并联匹配,3. 戴维南匹配,4.RC 网络匹配,5. 二极管匹配。
1. 串联端接匹配:一般多在源端使用, Rs (串联电阻 =Z0(传输线的特性阻抗 -R0(源阻抗。
例如:若 R0为 22,Z0为55Ω,则 Rs 应为33Ω。
优点:①器件单一;②抑制振铃,减少过冲;③适用于集总线型负载和单一负载;④增强信号完整性,产生更小 EMI 。
缺点:①当 TTL,CMOS 器件出现在相同网络时,串联匹配不是最佳选择;②分布式负载不是适用,因为在走线路径的中间,电压仅是源电压的一般;③接收端的反相反射仍然存在;④影响信号上升时间并增加信号延时。
2. 并联端接匹配:此 Rt 电阻值必须等于传输线所要求的电阻值, 电阻的一端接信号,一端接地或电源。
简单的终端并联匹配一般不用于 TTL,COMS 电路,因为在高逻辑状态时,此方法需要较大的驱动电流。
优点:①器件单一;②适用于分布式负载;③反射几乎可以完全消除;④电阻阻值易于选择。
缺点:①此电阻需要驱动源端的电流驱动,增加系统电路的功耗;②降低噪声容限。
此电阻值必须等于传输线所要求的电阻值。
电阻的一端接信号,一端接地。
简单的终端并联匹配一般不用于 TTL,COMS 电路,因为他们无法提供强大的输出电流。
3. 戴维南端接匹配:一个电阻上拉,一个电阻下拉,通常采用 R1/R2=220/330的比值。
戴维南等效阻抗必须等于走线的特性阻抗。
对于大多数设计 R1>R2,否则 TTL/COMS电路将无法工作。
优点:①适用于分布式负载;②完全吸收发送波,消除反射。
;缺点:①增加系统电路的功耗;②降低噪声容限;③使用两个电阻,增加布局、布线难度;④电阻值不易于选择。
阻抗匹配COUPLING
输出电压为Vs
系统电容
接地电感 示波器内阻等于信号内阻
示波器内阻 Ro=50ohm
4
3-1.阻抗匹配 ( COUPLING )
负载效应 ( LOAD EFFECT ) 示波器与信号源分别为不同独立回路，因此示波器量测造成信号源的损坏，依负载的大小影响程度 不同，通常搭配探头提高示波器阻抗降低负载效应。 探头增加量测系统阻抗，降低负载效应。
示波器内阻 Ro=50ohm
3
3-1.阻抗匹配 ( COUPLING )
终端阻抗 ( TERMINAL ) 一般通讯信号或阻抗设计为 50Ohm 的电路 ( 信号产生器 )，正常使用应该搭配同轴电线 ( BNC ) ，不 须使用探头。
以下图例为交流电源分析：
Vs ~
信号阻抗 Rs=50ohm
DC COUPLING 与 AC COUPLING 的差异 阻抗匹配之设定为 DC1MOhm：观测直流信号＋交流信号。 阻抗匹配之设定为 AC1MOhm：观测交流信号，而直流信号被滤波。 阻抗匹配交直流設定。
11
3-1.阻抗匹配 ( COUPLING )
交直流信号 ( DIRECT+ALTERNATING CURRENT )
3-1.阻抗匹配( COUPLING )
COUPLING 设定为 低输入电阻 50Ohm 终端电阻 50Ohm 的设计 ( BNC+50Ohm ) 无源低压探头 ( 500Ohm ) 无源低压探头 ( 5KOhm )
COUPLING 设定为高输入阻抗 1MOhm 无源电压探头 ( 10MOhm ) 无源高压探头 ( 100MOhm ) 有源差动电压探头 ( 1MOhm )
COUPLING 自动设定输入电阻 有源电压探头 ( 1MOhm ) 有源差动电压探头 ( 1MOhm ) 有源电流探头 ( 1MOhm )
常见的阻抗匹配方式
常见的阻抗匹配方式1、串联终端匹配在信号源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。
匹配电阻选择原则，匹配电阻值与驱动器的输出阻抗之和等于传输线的特征阻抗，常见的COMS和TTL驱动器，其输出阻抗会随信号的电平大小变化而变化。
因此，对TTL或CMOS电路来说，不可能有十分正确的匹配电阻，只能这种考虑。
链状拓扑结构的信号王不适合使用串联终端匹配，所有负责必须接到传输线的末端。
串联匹配是最常用的终端匹配方法。
它的优点是功耗小，不会给驱动器带来额外的直流负载，也不会在信号和地之间引入额外的阻抗，而且只需要一个电阻元件。
常见应用：一般的CMOS、TTL电路的阻抗匹配。
USB信号也采样这种方法做阻抗匹配。
2、并联终端匹配在信号源端阻抗很小的情况下，通过增加并联电阻使负载端输入阻抗与传输线的特征阻抗相匹配，达到消除负载端反射的目的。
实现形式分为单电阻和双电阻两种形式。
匹配电阻选择原则：在芯片的输入阻抗很高的情况下，对单电阻形式来说，负载端的并联电阻值必须与传输线的特征阻抗相近或相等;对双电阻形式来说，每个并联电阻值为传输线特征阻抗的两倍。
并联终端匹配优点是简单易行，而易见的缺点是会带来直流损耗：单电阻方式的直流功耗与信号的占空比紧密相关；双电阻方式则无论信号是高电平还是低电平都有直流功耗，但电流比单电阻方式少一半。
常见应用：以高速信号应用较多（1） DDR、DDR2等SSTL驱动器。
采用单电阻形式，并联到VTT（一般为IOVDD的一半）。
其中DDR2数据信号的并联匹配电阻使内置在芯片中的。
（2）TMDS等高速串行数据接口。
采用单电阻形式，在接受设备端并联到IOVDD，单端阻抗为50欧姆（差分对间为100欧姆）。
实验5 阻抗匹配
实验五 阻抗调配一、实验目的和要求微波测量（传输）系统中，经常引入不同形式的不连续性，以构成元件或达到匹配的目的。
前面实验中已对E-H 面阻抗调配器和晶体检波器进行了描述和实验。
本实验要求熟悉单分支阻抗匹配器的工作原理。
掌握利用单螺钉阻抗调配器调匹配的方法。
二、实验内容利用波导单螺钉阻抗调配器对原来未达到匹配状态（短路）的负载阻抗进行调匹配（使驻波比达到ρ＜1.05时，即可认为基本上达到了匹配状态）。
三、实验原理1．阻抗匹配的基本概念1.1阻抗匹配的定义对均匀无耗长线，当沿线电压反射系数等于零（г＝0）时，即处于阻抗匹配状态。
1.2满足阻抗匹配状态的几个等价条件 归一化负载阻抗等于1（1~＝L Z ）⇔ 归一化负载导纳等于1（1~＝L Y ）⇔ 沿线输入阻抗处处等于特性阻抗 ⇔ 沿线驻波比等于1（ρ＝1）。
1.3阻抗匹配的物理特征当系统处于阻抗匹配状态时，信号源馈入传输线的功率无反射，全部被负载吸收，信号的传输效率达到100％（是微波传输的理想状态）。
2．波导单螺钉阻抗调配器的工作原理和结构2.1单螺钉调配器当一销钉从波导宽壁插入但并不对穿时，销钉中将有电流流过，销钉端部将集中一些电荷，因而将在波导中引入一定的电纳，其电纳性质与其插入波导深度h 有关。
当4/λ<h 时，在端部集中的电荷是主要的，因而电纳为容性；随着销钉插入深度h 变大，其磁场能迅速增加，当4/λ＝h 时，销钉附近的电、磁能平衡，销钉的电纳性质消失，这时可等效为一电容、电感串联谐振回路，波导被短路；当4/λ>h 时，这时通过销钉的电流的作用是主要的，因而电纳为感性。
销钉越粗容纳越大，电感量越小。
它常用来构成阻抗调配器，因而销钉常做成螺钉，便于调节。
为了避免螺钉插入深度过深，造成元件功率容量降低或短路，一般限制4/λ<h 。
图九 给出了单螺钉调配器的示意图（图ａ）及原理图（图ｂ）。
螺钉调配器的原理与支节匹配的原理是相同的。
实验一 阻抗匹配实验
实验一阻抗匹配实验
一、实验目的：
学会利用MATLAB软件进行微波技术方面的仿真。
通过实验提高学生实际动手能力和编程能力，为日后从事通信工作奠定良好的基础。
二、实验内容：
利用MATLAB软件编程求解下面问题：
1.特性阻抗为Z0=150Ω的均匀无耗传输线, 终端接有负载
Z l=250+j100Ω, 用λ/4阻抗变换器实现阻抗匹配(如图所示), 试求λ/4阻抗变换器的特性阻抗Z01及离终端距离（可设λ=1）。
三、程序
z0=150;
z1=100+j*100;
z2=400+j*100;
t=z1/z2;
tl=abs(t);
ag=angle(t);
l=ag/(4*pi) ;
zl=((1+tl)/(1-tl))*z0;
z01=sqrt(zl*z0);
四、结果
z01=214.46
l=0.043005
五、分析
阻抗匹配是无线电技术中常见的一种工作状态，它反映了输入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，当电路阻抗失配时，得不到最大的功率传输。
负载与传输系统的匹配，就是要消除负载的反射，由实验可知，信号通过T型、π型阻抗转换器时，衰减几乎为零，而通过50Ω电阻时信号衰减约为1000倍。
所以在传输系统与负载连接时，在其间连接一个阻抗转换器，消除负载的反射。
单支节阻抗匹配例题
相应的电长度l=0.355(即由短路点 Y% 顺时针方向转至
=－j1.3处)，则单跨线的长度为l1=(0.355－0.25)λ=0.105λ。 B% j1.3当负载改变实现匹配时，分支线接入的位置和长度 都随之而变，这对同轴线、 带线等传输线形式就不方便了，
这正是引入双支节匹配器的原因。
还有第2种情况可以求得d2=（0.33－ 0.018）λ=0.312λ
l2=（0.107+0.25）λ=0.357λ
第3页/共3页
的可调匹配圆相交的C点(其对应的电长度l=0.171)，读得C 点的坐标为 Y%1 1 j1.3
由B点至C点的距离即为d1，即d1=(0.171－0.018)λ =0.153λ
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第4章 传输线理论
0.107
开路点
短路点（0.25）
导纳圆图
第2页/共3页
0.33
第4章 传输线理论
(3) 单支节线的归一化导纳为 Y%2 1 Y%1 j1.3 (4) 求单支节线的长度。
第4章 传输线理论
例4-7-1 已知ZL=300－j100 Ω，Z0=100 Ω，用单支节实 现阻抗匹配。
解 A(其对(1)应求的归电一长化度负l=载0.导26纳8)。Z%LA点ZZ沿L0 等3ρ圆j1，转在18圆0°图至上B标点为即点 得 Y%L 0.3 j0.1
(2) B点沿等ρ圆向电源方向(顺时针方向)转至与 G% 1
阻抗匹配与阻抗线线宽设置_1129.
一、阻抗匹配概念定义 :1、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。
2、阻抗匹配(Impedance matching是微波电子学里的一部分,主要用于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,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。
我们以下例(软管送水浇花来感性认识一下阻抗匹配的功用A 、一端于手握处加压使其射出水柱,另一端接在水龙头, 。
当握管处所施压的力道恰好,而让水柱的射程正确洒落在目标区 . 如下图所示:B 、然而一旦用力过度水注射程太远,不但腾空越过目标浪费水资源。
也有可能因强力水压无处宣泄,以致往来源反弹造成软管自龙头上的挣脱 (阻抗太高 ;如下图所示:C 、反之,当握处之挤压不足以致射程太近者,则照样得不到想要的结果。
(阻抗太低 ,如下图所示; 唯有拿捏恰到好处才能符合实际需求的距离。
(阻抗匹配二、 PCB 走线的阻抗匹配与阻抗控制(1定义阻抗匹配是电路学里的重要议题,也是射频微波电路的重点。
一般的传输线都是一端接电源, 另一端接负载, 此负载可能是天线或任何具有等效阻抗 ZL 的电路。
传输线阻抗和负载阻抗达到匹配的定义, 简单说就是:Z0=ZL。
在阻抗匹配的环境中, 负载端是不会反射电波的, 换句话说, 电磁能量完全被负载吸收。
因为传输线的主要功能就是传输能量和传送电子讯号或数字数据, 一个阻抗匹配的负载和电路网络,将可确保传输到最终负载的电磁能量值能达到最大量。
(2 PCB 走线作阻抗控制的原因1:针对目前高频高速的要求,及对信号失真状况越来越高的要求,在设计 PCB 时方波信号在多层板讯号线中,其特性阻抗值必须要和电子元件的内置电子阻抗相匹配,才能保证信号的完整的传输。
2:当特性阻抗值超出公差时,所传讯号的能量将出现反射、散失、衰减或延误等劣化现象,严重时会出现错误讯号。
如何用史密斯圆图进行阻抗匹配
如何用史密斯圆图进行阻抗匹配！！----------------------------------------------------------------------------------------------史密斯圆图红色的代表阻抗圆，蓝色的代表导纳圆！！先以红色线为例！圆中间水平线是纯阻抗线，如果有点落在该直线上，表示的是纯电阻！！例如一个100欧的电阻，就在中间那条线上用红色标2.0的地方；15欧的电阻就落在中间红色标0.3的点上！水平线上方是感抗线，下方是容抗线；落在线上方的点，用电路表示，就是一个电阻串联一个电感，落在线下方的点，是一个电阻串联一个电容。
图上的圆表示等阻抗线，落在圆上的点阻抗都相等，向上的弧线表示等感抗线，向下的弧线表示等容抗线！！可以看出是感是容，是高是低接着讲蓝色线。
因为导纳是阻抗的倒数，所以，很多概念都很相似。
中间的是电导线，图上的圆表示等电导圆，向上的是等电纳线，向下的是等电抗线！用该图进行阻抗匹配计算的基本原则是：是感要补容，是容要加感，是高阻要想办法往低走，是低阻要想办法抬高。
无论在任何位置，均要向50欧（中点）靠拢。
进行匹配时候，在等阻抗圆以及等电导圆上进行换算。
下图表示的是变化趋势！以图上B点为例，如何进行阻抗匹配！！B点所在位置为40+50j，先顺着等电导圆，运动到B1点，再顺着等阻抗圆，运行到终点（50欧）。
按照上贴的运动规律，电路先并电容，再串电容。
由此完成阻抗匹配。
匹配方法讲完了，具体数值可通过RFSIM99计算！！再说点，S参数与SMITCH圆图的关系！！高频三极管，特别是上GHz的，一般都会列出一堆S参数。
以下以C3355 400MHz时候S11参数为例，说明S参数和圆图的关系。
频率|S11| 相位400M 0.054 -77.0根据S参数的定义可知，S11反射系数为0.054，也就是输入功率为1，则反射功率约为0.003。
由于SMITCH图是反射系数的极坐标，因此，可用公式表示，r=0.054(cos(-77/360)+j*sin(-77/360)). r为圆图上的阻抗点。
2.3阻抗变换与阻抗匹配
品质因数：
RS 等效原则：变换前后电路总阻抗不变：
QS
XS
RP QP XP
Z s ( j ) Z p ( j )
主要分析的问题： RP 、XP 、QP 与 XS 、RS、 QS 之间的关系
要使Ｚp＝Ｚs，必须满足：
1 1 1 RP jX P RS jX S
2.3 阻抗变换与阻抗匹配
信号源/
前级单元电路 负载/ 后级单元电路
RS（RO）
RL（Ri）
若RS ≠RL，阻抗不匹配，传输效率不高
信号源/ 前级单元电路 RS（ZO）
阻抗变换 网络
RL’（Ri’）
负载/ 后级单元电路 RL（Ri）
若RS= RL’ ，阻抗匹配，传输效率高
2.3.2 LC网络阻抗变换
由0.16μH电感和318pF电容组成的L-Ⅱ型匹配网络：
如负载为10Ω电阻和0.2 μH电感相串联：
0.2μH电感在20MHz时的电抗值为： XL=ωL=2π×20×106×0.2×10-6=25.1 Ω XL+XS’=XS XS’=XS-XL=20-25.1=-5.1 Ω
1 1 C2 1560 pF 6 w X 2 X L 2 20 10 5.1
XP RL RL RL Q Re RL
由
Q
RL XP
得出：
RL Re 1 Q2
L-I型网络适合于RS<RL的情况
L-Ⅱ型匹配网络：
设：RL——负载电阻
RS——信号源内阻 当RS>RL时，采用L-II型网络匹配
信 号 源
Re——匹配后的负载电阻
匹配要求：（1）匹配后的负载电阻等于信号源内阻,即：Re= Rs （2）匹配后的网络对工作频率谐振
阻抗匹配计算公式 zhihu
阻抗匹配计算公式 zhihu
（最新版）
目录
1.阻抗匹配的定义和重要性
2.阻抗匹配计算公式的概述
3.阻抗匹配计算公式的应用实例
4.阻抗匹配计算公式的局限性和发展趋势
正文
一、阻抗匹配的定义和重要性
阻抗匹配是一种在电路中实现能量最大传输的技术，广泛应用于无线通信、射频电路和信号处理等领域。
在电路设计中，阻抗匹配的目的是将负载阻抗与源阻抗相等或接近相等，以实现最大功率传输和最小信号反射。
二、阻抗匹配计算公式的概述
阻抗匹配计算公式主要包括两种：一种是基于复数形式的计算公式，另一种是基于矢量形式的计算公式。
复数形式的阻抗匹配计算公式主要包括 Z1/Z2=ωL2/ωC1 和 Z1*Z2=ωL1/ωC2。
矢量形式的阻抗匹配计算公
式主要包括 S11=S22 和 S12=S21。
三、阻抗匹配计算公式的应用实例
以无线通信系统为例，为了实现信号的有效传输，需要对天线阻抗进行匹配。
此时，可以通过计算源阻抗和负载阻抗的复数形式，找到最佳的匹配条件，从而实现阻抗匹配。
具体计算过程为：首先根据电路参数计算出源阻抗 Z1 和负载阻抗 Z2 的复数形式，然后通过 Z1/Z2=ωL2/ωC1 公式求解匹配条件。
四、阻抗匹配计算公式的局限性和发展趋势
虽然阻抗匹配计算公式在实际应用中取得了良好的效果，但它仍然存在一定的局限性。
例如，对于复杂的非线性电路和分布式系统，传统的阻抗匹配计算公式可能无法满足匹配要求。
为了克服这些局限性，研究人员提出了许多新的阻抗匹配方法，如人工智能辅助阻抗匹配、非线性阻抗匹配等。
阻抗变换与匹配
•切比雪夫多节匹配变换器
•理想最平坦和切比雪夫多节匹配变换器的特性
五、渐变线
•指数渐变线 阻抗变化特性
Z ( z) Z0ez
0 z L
反射特性
ln Z L / Z 0 jL sin L e 2 L
•三角渐变线 阻抗变化特性
0 z L/2 Z 0e 2 ( z / L ) ln Z L / Z0 Z ( z ) ( 4 z / L2 z 2 / L2 1) ln Z / Z L 0 L/2 z L Z 0e 2 反射特性 ln( Z L / Z 0 ) e jL sin L L 2
（这里假设不同阻抗的微带有同样的传播常数）。
•参考p23
1/ 3 f 4 1 0.05 71% 2 arccos f0 0.0417 2
利用工具计算微带线宽度和长度：
z0 Ω L (mm) 50 W(mm) 1.86
z1 54.85 1.59 20.77
z2 70.71 0.96 21.23
*《射频电路设计》p271
四条移动路径对应四种电路及参数如下：
0 -2 -4 -6 -8 -10 -12 -14 -16 -18 -20 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
0 -2 -4 -6 -8 -10 -12 -14 -16 -18 -20 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
II) 由A到B的微带线长度直接从圆图外圆上A、B的差值读出。
l2 0.266
*双短截线匹配网络1Fra bibliotek电路形式其中，l1、l2、l3通常取λ/8或3 λ/8.而 ls1 、ls2要通 过计算求解。
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t 表示从一个电容跨到另一个 其中：I 表示信号电流；Q 表示每步的电量；C 表示每步的电容；
v 表示信号的速度；V 表示信号的电压。 CL 为单位长度的电容量；x 表示步长； 电容的时间；
传输线的瞬时阻抗为：
Z V V 83 r I CL vV CL
PCB常用微带线的瞬时阻抗：
Z
三元件：T形/
形匹配
阻抗匹配方法
使用ADS软件进行阻抗匹配
ADS软件简介：ADS电子设计自动化（EDA软件全称为 Advanced Design System，是美国
安捷伦（Agilent）公司所生产拥有的电子设计自动化软件；ADS功能十分强大，包含时域电 路仿真 (SPICE-like Simulation)、频域电路仿真 (Harmonic Balance、Linear Analysis)、三
V反射 V入射
=
Z 2 - Z1 Z 2 Z1
V传输 =V入射 +V反射 =
Z2 =Z1
2 Z2 Z2 +Z1
Z2 = Z2 = 0
反射系数 电压
0
1 2×V入射
-1 0
V入射
反弹图
例：源电压为1V，内阻为10欧，传输线长度1ns，终端开路。
进入传输线的初始电压为：1V×50/(10+50)=0.84V。 1ns后，0.84V的电压到达传输线末端，产生0.84V反射信号返回端。终端电压为1.68V； 再经过1ns后，0.84V反射波到达源端，又一次遇到阻抗突变，源端的反射系数为(10-50)/(10+50) = -0.67， 这时将有0.84V×(-0.67)=-0.56V反射回线远端。线远端开路处将同时测得4个行波：从一次行波中得到
83 83 r 4 50 CL 3.3
其中： r 表示材料的介电常数
特征阻抗
一阶模型：特征阻抗
特征阻抗
使用基尔霍夫电压定律得出：
R jwL I z z V z z V z
使用基尔霍夫电压定律得出：
I z V z z G jwC z I z z
零阶模型：传输线瞬时阻抗
特征阻抗
在这个模型中，每个小电容的大小就是传输线单位长度的电容量与步长的乘积； 电流为每步时间间隔从脚底流出注入到每个电容上的电量：电容乘以其两端的电压； 每步之间的时间间隔，等于单位步长除以信号的速度。电流的求解公式如下：
I Q CV CL xvV CL vV t x x v
V z z V z dV z Lim R jwL I z z 0 z d Z
I z z I z dI z Lim G jwC V z z 0 z d Z
维电磁仿真 、通信系统仿真(Communication System Simulation)和数字信号处理仿真设
（DSP）；支持射频和系统设计工程师开发所有类型的 RF设计，从离散的射频/微波模块到 用于通信和航天/国防的集成MMIC，是当今国内各大学和研究所使用最多的微波/射频电路和
通信系统仿真软件软件。
阻抗匹配实例
Cadence 信号完整性分析 仿真模型：IBIS模型（Input/Output Buffer Information Specification）
拓扑结构
阻抗匹配实例
仿真结果
阻抗匹配实例
阻抗匹配实例
电阻/电容/电容等效模型
阻抗失配的示例1. 振铃效应2. Nhomakorabea功率损耗
输出端功率较输入端有较大的损耗
传输线及传输线理论
当信号的波长可于分立电路元件的几何尺寸相比拟时，电压和电流不再保持空间 不变，必须把它们看做传输的波。信号采用传输线理论进行分析。 常用的传输线：双线传输线，同轴线，微带线。
特征阻抗
电磁场理论：特征阻抗
在自由空间，向正z方向传播的平面电磁波可写成典型的正弦波的形式：
2×0.84=1.68V，从二次反射中得到2×(-0.56)=-1.12V，故总电压为0.56V。
反弹图
源端阻抗匹配
源端串联40欧电阻，源端和终端的电压图
阻抗匹配方法
Smith图
等电阻圆，等电抗圆 等电导圆，等电纳圆 阻抗变换方法： 串联：使用阻抗圆 并联：使用安导圆
阻抗匹配方法
双元件：L形匹配
射频阻抗匹配
Sun Feng 2015/06/19
IEEE频谱分段
IEEE频谱 频段 ELF（极低频） VF（音频） VLF（甚低频） LF（低频） MF（中频） HF（高频） VHF（甚高频） UHF（特高频） SHF（超高频） EHF（极高频） 亚毫米波 S波段 频率 30-300Hz 300-3000Hz 3-30KHz 30-300KHz 300-3000KHz 3-30MHz 30-300MHz 300-3000MHz 3G-30GHz 30G-300GHz 300G-3000GHz 2-4GHz
阻抗/瞬时阻抗/特征阻抗
不同观测时刻和不同连接线长度的瞬时阻抗
下图为同轴电缆（无损耗），通过欧姆表测量轴心导体和外导体的阻抗。
阻抗/瞬时阻抗/特征阻抗
反射
如果信号沿互连线传播时所受到的瞬态阻抗发生变化，则一部分信号将被反射，另一 部分发生失真并继续传播下去。 阻抗突变处的反射：若第一个区域的瞬态阻抗是Z1 ，第二区域的瞬态阻抗是 Z 2 ，则反 射系数（反射程度）为：
Ex E0 x cos t z H y H 0 y cos t z
电场分量和磁场分量的比值即为特征阻抗：
Ex Z0 Hy 377 r r
0 r 0 r
：磁导率
：介电常数
特征阻抗
阻抗 = 电压/电流
按照电路特性，求解微分方程，得出特征阻抗 Z0
V V R jwL Z0 I I G jwC
PCB板调整微带线的特征阻抗（调整介质厚度和线宽）。
特性阻抗
对于均匀传输线，当信号在上面传播时，在任何一处受到的瞬态阻抗都是相同的。瞬态阻 抗即为传输线的特性阻抗，标为：Z0 著名的特性阻抗： RG174 RG58 RG59 RG62 电视天线 有线电视电缆 双绞线 自由空间 50欧 52欧 75欧 93欧 300欧 75欧 100 – 130欧 377欧