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特性阻抗匹配和共轭匹配的物理概念解析及其分别

特性阻抗匹配和共轭匹配的物理概念解析及其分别

作者: 光头不光还亮 | 来源:发表于2019-10-24 14:21 被阅读0次

我知道特性阻抗匹配对应着不存在反射,共轭匹配对应着最大的功率传输,从概念公式上面也可以看得明白,

但是我现在想知道从物理概念意义上面来讲他俩有什么区别?

比如说为什么特性阻抗匹配的时候为什么不能够达到最大的功率传输呢?这个时候不是不存在反射么?那不正好功率都被负载吸收了么?

难道还是因为特性阻抗匹配的时候很大的功率消耗在了匹配网络里面?通过阻抗匹配的这种失配可以让更多的功率被吸收,而耗散的功率最少?

共轭匹配对应着最大的功率传输是正确的,特性阻抗其实也是具有实部和虚部的。如果把特性阻抗看成是只有实部,那么阻抗匹配情况下就意味着最大的功率传输。

首先,要说一下特性阻抗的定义:特性阻抗:又称“特征阻抗”,它不是直流电阻,属于长线传输中的概念。在高频范围内,信号传输过程中,信号沿到达的地方,信号线和参考平面(电源或地平面)间由于电场的建立,会产生一个瞬间电流,如果传输线是各向同性的,那么只要信号在传输,就始终存在一个电流I,而如果信号的输出电平为V,在信号传输过程中,传输线就会等效成一个电阻,大小为V/I,把这个等效的电阻称为传输线的特性阻抗Z。信号在传输的过程中,如果传输路径上的特性阻抗发生变化,信号就会在阻抗不连续的结点产生反射。

基于以上的概念可以分析,特性阻抗匹配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。在放大电路中,特性阻抗匹配主要用在输入端匹配,此时信号还没有进入放大电路,保证输入信号完全进入放大电路(理想状态)。

共轭匹配要求负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配,假如阻抗含有实部和虚部,此时取共轭。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。在输出端匹配过程中,设计者此时希望经过放大电路之后,信号已经完全放大,稳定的输出,所以在输出端进行共轭匹配会使电磁波呈驻波状态,可以得到稳定的输出功率。

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