为什么要做阻抗匹配

电子电容全能解 2024-08-14 15:27:26

射频和硬件最大的区别就是阻抗匹配,而阻抗匹配的原因是电磁场的传输。我们都知道电磁场是电场和磁场的相互作用,而在传输介质中损耗的产生是因为电场对电子的作用发生震荡。频率越高,相同长度的传输线,电磁波的周期越多,电流的变化的频率也就越高,震荡而产生的热量损耗就越多,传输线的损耗就越大。

低频因为波长相对于传输线来说非常长,所以在电路中传输线上的电压和电流几乎是不变的,所以传输线损耗很小。

同时,波在输出的过程中,如果发生反射,与原来的输入波叠加可能会导致信号质量下降,也会导致信号传输效率低。

不管是做硬件还是射频,都是为了信号更好的传输,都不希望能量损耗在电路中。

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。

需要注意的一点是,共轭匹配是最大功率传输

根据电压反射系数Г=(ZL-Z0)/(ZL+Z0),此时Г不等于0,电压有反射。

无失真匹配,阻抗完全相等,电压无反射,但是负载功率并不是最大。

回波损耗=-20log|Г|

电压驻波比VSWR=(1+|Г|)/(1-|Г|)

驻波比和传输的效率如下表

阻抗匹配是一个相当繁琐的计算过程,好在我们有史密斯圆图。史密斯圆图是阻抗匹配的一个必备工具,史密斯圆图是由很多圆周交织在一起的一个图。正确的使用它,可以在不作任何计算的前提下得到一个表面上看非常复杂的系统的匹配阻抗,唯一需要作的就是沿着圆周线读取并跟踪数据。

Smith圆图法

1)通过串联电容电路元件后,阻抗点沿着所在的等电阻圆逆时针运动

2)通过并联电容电路元件后,阻抗点沿着所在的等电导圆顺时针运动

3)通过串联电感电路元件后,阻抗点沿着所在的等电阻圆顺时针运动

4)通过并联电感电路元件后,阻抗点沿着所在的等电导圆逆时针运动

5)通过并联开路枝节电路元件后,阻抗点沿着所在的等电导圆顺时针运动

6)通过并联短路枝节电路元件后,阻抗点沿着所在的等电导圆逆时针运动

7)通过串联传输线电路元件后,阻抗点沿着等驻波圆顺时针运动的运动轨迹

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