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          為什么要阻抗匹配?怎么進(jìn)行阻抗匹配?

          作者: 時(shí)間:2021-05-25 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          什么是

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202105/425873.htm

          在電學(xué)中,常把對(duì)電路中電流所起的阻礙作用叫做。單位為歐姆,常用Z表示,是一個(gè)復(fù)數(shù)Z= R+i( ωL–1/(ωC))

          具體說來阻抗可分為兩個(gè)部分,電阻(實(shí)部)和電抗(虛部)。

          其中電抗又包括容抗和感抗,由電容引起的電流阻礙稱為容抗,由電感引起的電流阻礙稱為感抗。

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          阻抗匹配的理想模型

          工程師大都遇到過匹配阻抗的問題,通俗的講,阻抗匹配的目的是確保能實(shí)現(xiàn)信號(hào)或能量從“信號(hào)源”到“負(fù)載”的有效傳送

          其最最理想模型當(dāng)然是希望Source端的輸出阻抗為50歐姆,傳輸線的阻抗為50歐姆,Load端的輸入阻抗也是50歐姆,一路50歐姆下去,這是最理想的。

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          然而實(shí)際情況是:源端阻抗不會(huì)是50ohm,負(fù)載端阻抗也不會(huì)是50ohm,這個(gè)時(shí)候就需要若干個(gè)阻抗匹配電路

          而匹配電路就是由電感和電容所構(gòu)成,這個(gè)時(shí)候我們就需要使用電容和電感來進(jìn)行阻抗匹配電路調(diào)試,以達(dá)到RF性能最優(yōu)。

          阻抗匹配的方法

          阻抗匹配的方法主要有兩個(gè),一是改變阻抗力,二是調(diào)整傳輸線。

          改變阻抗力就是通過電容、電感與負(fù)載的串并聯(lián)調(diào)整負(fù)載阻抗值,以達(dá)到源和負(fù)載阻抗匹配。

          調(diào)整傳輸線是加長源和負(fù)載間的距離,配合電容和電感把阻抗力調(diào)整為零。

          此時(shí)信號(hào)不會(huì)發(fā)生發(fā)射,能量都能被負(fù)載吸收。

          高速PCB布線中,一般把數(shù)字信號(hào)的走線阻抗設(shè)計(jì)為50歐姆。一般規(guī)定同軸電纜基帶50歐姆,頻帶75歐姆,對(duì)絞線(差分)為85-100歐姆。

          Smith圓圖在RF匹配電路調(diào)試中的應(yīng)用

          Smith圓圖上可以反映出如下信息: 阻抗參數(shù)Z,導(dǎo)納參數(shù)Y,品質(zhì)因子Q,反射系數(shù),駐波系數(shù),噪聲系數(shù),增益,穩(wěn)定因子,功率,效率,頻率信息等抗等參數(shù)。

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          是不是一臉懵,我們還是來看阻抗圓圖吧:

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          阻抗圓圖的構(gòu)圖原理是利用輸入阻抗與電壓反射系數(shù)之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系,將歸一化輸入阻抗表示在反射系數(shù)極坐標(biāo)系中,其特點(diǎn)歸納如下:

          1)上半圓阻抗為感抗,下半圓阻抗為容抗;

          2實(shí)軸為純電阻,單位圓為純電抗;

          3實(shí)軸的右半軸皆為電壓波腹點(diǎn)(除開路點(diǎn)),左半軸皆為電壓波節(jié)點(diǎn)(除短路點(diǎn));

          4匹配點(diǎn)(1,0),開路點(diǎn)(∞,∞)和短路點(diǎn)(0,0);

          5兩個(gè)特殊圓:最大的為純電抗圓,與虛軸相切的為匹配圓;

          6兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向:逆時(shí)針轉(zhuǎn)為向負(fù)載移動(dòng),順時(shí)針轉(zhuǎn)為向波源移動(dòng)。

          導(dǎo)納圓圖與阻抗圓圖互為中心對(duì)稱,同一張圓圖,即可以當(dāng)作阻抗圓圖來用,也可以當(dāng)作導(dǎo)納圓圖來用,但是在進(jìn)行每一次操作時(shí),若作為阻抗圓圖用則不能作為導(dǎo)納圓圖。

          Smith圓圖中,能表示出一些很有意思的特征:

          在負(fù)載之前串聯(lián)或并聯(lián)一個(gè)可變電感/電容,電路圖如下圖左側(cè)4個(gè)圖所示,將得到Smith圓圖上右側(cè)的幾條曲線。對(duì)應(yīng)Smith阻抗圓及導(dǎo)納圓,其運(yùn)動(dòng)軌跡如下:

          1使用Smith阻抗圓時(shí),串聯(lián)電感順時(shí)針轉(zhuǎn),串聯(lián)電容逆時(shí)針轉(zhuǎn);

          2使用Smith導(dǎo)納圓時(shí),并聯(lián)電感,逆時(shí)針轉(zhuǎn),并聯(lián)電容順時(shí)針轉(zhuǎn)。



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