變壓器阻抗匹配
阻抗匹配的通常做法是在源和負載之間插入一個無源網(wǎng)絡,使負載阻抗與源阻抗共軛匹配,該網(wǎng)絡也被稱為匹配網(wǎng)絡。阻抗匹配的主要作用通常有以下幾點:從源到器件、從器件到負載或器件之間功率傳輸大;提高接收機靈敏度(如lna前級匹配);減小功率分配網(wǎng)絡幅相不平衡度;獲得放大器理想的增益、輸出功率(pa輸出匹配)、效率和動態(tài)范圍;減小饋線中的功率損耗。
輸入端阻抗匹配時,傳輸線獲得大功率;在輸出端阻抗匹配的情況下,傳輸線上只有向終端行進的電壓波和電流波,攜帶的能量全部為負載所吸收。
匹配條件
①負載阻抗等于信源內(nèi)阻抗,即它們的模與輻角分別相等,這時在負載阻抗上可以得到無失真的電壓傳輸。
②負載阻抗等于信源內(nèi)阻抗的共軛值,即它們的模相等而輻角之和為零。這時在負載阻抗上可以得到大功率。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。
阻抗匹配是指負載阻抗與激勵源內(nèi)部阻抗互相適配,得到大功率輸出的一種工作狀態(tài)。對于不同特性的電路,匹配條件是不一樣的。在純電阻電路中,當負載電阻等于激勵源內(nèi)阻時,則輸出功率為大,這種工作狀態(tài)稱為匹配,否則稱為失配。
當激勵源內(nèi)阻抗和負載阻抗含有電抗成份時,為使負載得到大功率,負載阻抗與內(nèi)阻必須滿足共軛關系,即電阻成份相等,電抗成份值相等而符號相反。這種匹配條件稱為共軛匹配。
阻抗匹配(impedance matching)是微波電子學里的一部分,主要用于傳輸線上,來達到所有高頻的微波信號皆能傳至負載點的目的,不會有信號反射回來源點,從而提升能源效益。史密夫圖表上。電容或電感與負載串聯(lián)起來,即可增加或減少負載的阻抗值,在圖表上的點會沿著代表實數(shù)電阻的圓圈走動。如果把電容或電感接地,首先圖表上的點會以圖中心旋轉(zhuǎn)180度,然后才沿電阻圈走動,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?br>實現(xiàn)匹配
大體上,阻抗匹配有兩種,一種是通過改變阻抗力(lumped-circuit matching),另一種則是調(diào)整傳輸線的波長(transmission line matching)。
要匹配一組線路,首先把負載點的阻抗值,除以傳輸線的特性阻抗值來歸一化,然后把數(shù)值劃在史密夫圖表上。
1. 改變阻抗力
把電容或電感與負載串聯(lián)起來,即可增加或減少負載的阻抗值,在圖表上的點會沿著代表實數(shù)電阻的圓圈走動。如果把電容或電感接地,首先圖表上的點會以圖中心旋轉(zhuǎn)180度,然后才沿電阻圈走動,再沿中心旋轉(zhuǎn)180度。重復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?br>2. 調(diào)整傳輸線
由負載點至來源點加長傳輸線,在圖表上的圓點會沿著圖中心以逆時針方向走動,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,對于一個直流電源來講,阻抗匹配時輸出效率只有50%。并且電源以對外輸出大功率為目標,不適用阻抗匹配的條件。大功率傳輸定理,如果是高頻的話,就是無反射波。對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,可是如果信號波長遠遠大于電纜長度,即纜長可以忽略的話,就無須考慮阻抗匹配了。阻抗匹配是指在能量傳輸時,要求負載阻抗要和傳輸線的特征阻抗相等,此時的傳輸不會產(chǎn)生反射,這表明所有能量都被負載吸收了。反之則在傳輸中有能量損失。高速pcb布線時,為了防止信號的反射,要求是線路的阻抗為50歐姆。這是個大約的數(shù)字,一般規(guī)定同軸電纜基帶50歐姆,頻帶75歐姆,對絞線則為 100歐姆,只是取個整而已,為了匹配方便。