特性阻抗匹配和共轭匹配的物理概念解析及其分别 - ADS使用问答
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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
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？求高手给个解释，可能这个问题大家都讨论了好多次呢，可是我在版里面还是没有找到满意的答复！所以在此开一个讨论贴希望大家不吝赐教，谢谢！如果有需要，也可以加群：讨论&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。 希望大家拍砖&这个问题需要被源的内阻考虑进来。考虑源的内阻后，特性阻抗匹配时有一半的功率消耗在了内阻上，因此不是最大功率传输。&我发表一下自己的看法，不对的地方还请大家指教！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。源自百度百科 /view/906385.htm 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&我也说说吧，不知道大家知道不知道小反射理论，可以看看微波工程第三版里面的，如果是1/4波长传输线，特性阻抗为25欧，输入阻抗是12.5欧，输出阻抗是50欧，那么在输出输出的节点处是存在反射的，但是利用小反射理论可以证明，在输入输出的所有的反射叠加后，反射为0。特性阻抗可以看做只是过程量，不能代表结果或者来源，阻抗匹配与否要看所有的反射，而不应该看在一个点的反射。共轭匹配只是说最大功率传输，其实他和特性阻抗没有必然的联系但是又密不可分，一个过程量，一个是结果，没有过程就没有结果。我的一些同事老是理解一个器件，在他的输入接着一段50欧的微带，就认识是匹配的，这是完全错的。微带只是过程量，如果微带的输入端不是50欧，比如是12.5欧，那取决于微带的电长度决定微带的输出阻抗，具体结果是多少可以从smith图上饶过2倍电长度去看阻抗。以上只是代表个人观点，可能有错误。&在这里首先向楼主说声对不起，因为在最后一段“在输出端进行共轭匹配会使电磁波呈驻波状态”这句话是错误的，在这里改正：传输线处于行波状态而不产生驻波，才能避免反射波在传输线中产生损耗，传输效率最高。这样才能以最大功率输出，也就是输出端获得最高功率。如有错误，还请大家多多指教&学习了&个人理解：常说的无反射式指电压无反射吧。假如源阻抗和负载阻抗都是实数，共轭阻抗和阻抗匹配不就是一样吗（个人理解）？假如存在电抗成分，阻抗匹配时可能电压无反射，但是同一节点的电压和电流相位不一定相同吧，储存在电抗原件中的无功功率可能会不少。共轭阻抗匹配估计是能够保证电压和电流的相位，使得功率周期平均值能够最大吧！个人觉得从物理概念上应该是这么个过程吧，不对的话勿喷，多多指教。&学习了。&The key question here is Why the power transmit achieves the max ratio under the situation where reflection exists rather than being zero? 1. From the perspective of the source, Z0 = r+jx, Zl = r-jx is the condition for it to deliver the max current. 2. The reflection existing between Z0 and Zl is an energy exchange between jx and -jx and doesnt interfere the power delivery from the source. I tried to simulate the conjugate match but somehow MATLAB shows the max power deliver occurs at Zl=1-j2x rather than 1-jx?!! Anyone knows why?
申明：网友回复良莠不齐，仅供参考。如需专业帮助，请学习由易迪拓培训专家讲授的。
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PCB 走线的阻抗和其截面的高度, 宽度, 及板材特性有关. 只要走线的几何形不变(截面高宽不变, 且没有转弯), 阻抗就一致
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走线超过一定长度，信号在上面的延时很长，那么信号对走线充电的时候就来不及感应到挂在后面的电阻电容什么的，这就是传输线效应。走线很短的话信号传输延时比上升下降沿短得多，就没有传输线效应了。阻抗代表的是某一点的瞬时阻抗，是信号传输到某一点的时候所感受到的阻抗，即使走线最后挂了1000欧的电阻，信号还没传到电阻上面的时候还是会认为后面挂的电阻是50欧。等信号传到最后发现电阻是1000欧，阻抗不匹配了，那么就会通过反射来表达最后挂的不是传输线上认为的50欧而是1000欧。假设后面真的挂的是50欧电阻那也就没有反射了。
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whluosai 先生说的很好了。阻抗代表的是某一点的瞬时阻抗，即该点的电压与电流的比值：Z=V/I。在理想状况下，要求任一一点的V和I都保持不变，即能保证信号从发射端到接收端的任一一点的信号质量是一样的。V，I都不变，那传输线上任一一点的瞬时阻抗Z都一样，即传输线具有恒定的瞬态阻抗，我们就把它叫做特征阻抗。你说的50Ω，75Ω，90Ω，就是特征阻抗。为进一步理解瞬时阻抗为什么与长度没有关系，你可以建立传输线模型分析。比如我们建立一个最简单的零阶模型：
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设想这个传输线由n个电容组成，单位长度的电容为C0，我们来看看信号走了X长度后，阻抗为多大。X长度后电容为C=C0*X电流I=Q/t=C0*v*V（而Q=CV=C0*X*V，t=X/v,带入公式I=Q/t。这里t代表传播时间，v代表传播速度，V代表电压）所以X长度处瞬时阻抗Z=V/I=V/C0*v*V=1/C0*v由上可以看出，长度X在Z中已经约掉了，而C0，和速度v都与长度没有关系。至于加入L后的模型，以及有损传输线模型楼主再分析一下
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阻抗 是 瞬时阻抗，和长度没有关系的。
和长度 有关系的 是 DC 电阻
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PCB阻抗 50Ω，75Ω，90Ω要看单线还是差分，这个PCB mfg 可以加工，
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特征阻抗的定义看一下就知道了，是高频的一种特性
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和频率是相关的，主要是介电常数会随着频率变化发生变化，和长度没关系，和铜厚宽度板材有关系
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传输线阻抗匹配方法
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&&匹​配​阻​抗​的​端​接​有​多​种​方​式​,​包​括​并​联​终​端​匹​配​、​串​联​终​端​匹​配​、​戴​维​南​终​端​匹​配​、​A​C​终​端​匹​配​、​肖​特​基​二​极​管​终​端​匹​配​。
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& 硬件研发论坛(Hardware R&D Forum)
& 请教个阻抗匹配算反射系数的问题
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&|&&|&&|&　发表于 23:18:161#
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集总参数分析时，共轭匹配就可达到最大功率传输，如果两个简单的单端网络对接，Zout1=Zin2*而如果按照算反射系数的公式T=（ZL-Z0）/（ZL+Z0），当两个阻抗共轭的网络对接时能不能用这个公式算这两个网络连接后的反射系数，也就是 T=(Z1-Z2)/(Z1+Z2)，如果可以用这个公式算的话，阻抗共轭的两个网络之间的反射系数不等于0，有点矛盾了，应该说共轭后就是没有反射的，请高手来讲解下，谢谢！！[]
等级：高级工程师帖子：144被删：-1经验：499RD币：111.3来自：火星注册：
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完整的正确的公式是：T=(Z1-Z2*)/(Z1+Z2)，如果你学习过微波网络，应该是知道的，一般公式Z0没有共轭，是因为特性阻抗Z0一般为实数。
等级：高级工程师帖子：286被删：-1经验：1125RD币：253.9来自：天津&南开注册：
&|&&|&&|&&|&　发表于 9:07:073#
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ZL=Z0是为了反射最小ZL=Z0*是为了最大功率传输这是两个概念吧？screen.width-500)this.style.width=screen.width-500;">
☆☆☆ 欢迎光临雅楠的个人图书馆 ☆☆☆ &&
等级：高级工程师帖子：287被删：-1经验：1054RD币：94.2来自：广东&广州注册：
&|&&|&&|&　发表于 20:57:474#
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以下是引用edwardflee在 9:07:07的发言：ZL=Z0是为了反射最小ZL=Z0*是为了最大功率传输这是两个概念吧？screen.width-500)this.style.width=screen.width-500;">最大功率传输和无反射有矛盾吗？
等级：高级工程师帖子：286被删：-1经验：1125RD币：253.9来自：天津&南开注册：
&|&&|&&|&&|&　发表于 8:40:385#
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以下是引用tjcaxl在 20:57:47的发言：]最大功率传输和无反射有矛盾吗？原理不同无反射说明匹配良好，信号全部被负载吸收，此时复反射系数Γ=(ZL-Zo)/(ZL+Zo)最小，即ZL=Zo最大功率传输考虑的是经过源阻抗和负载阻抗分压后，负载上得到的功率PL=Vs^2*ZL/(Zs+ZL)^2最大，此时ZL=Zs*不能说矛盾，但除非阻抗是纯阻性的，否则不能同时满足，设计时看你的具体需求而适当采用了screen.width-500)this.style.width=screen.width-500;">
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&|&&|&&|&　发表于 23:05:116#
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还是不太理解。。。。匹配好了不就没反射功率都能让负载吸收也就是最大功率传输么还望能详细解释下，谢谢！
等级：高级工程师帖子：286被删：-1经验：1125RD币：253.9来自：天津&南开注册：
&|&&|&&|&&|&　发表于 9:30:527#
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以下是引用tjcaxl在 23:05:11的发言：还是不太理解。。。。匹配好了不就没反射功率都能让负载吸收也就是最大功率传输么还望能详细解释下，谢谢！这个screen.width-500)this.style.width=screen.width-500;">还是推荐你看书吧《频谱和网络测量》第11章第8节和第12章第2节
等级：研发工程师帖子：74被删：-1经验：342RD币：77.7来自：火星注册：
&|&&|&&|&　发表于 15:00:598#
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楼上的高手，能给发一下《频谱和网络测量》这本书么？screen.width-500)this.style.width=screen.width-500;">
等级：高级工程师帖子：255被删：0经验：821RD币：1.5来自：广东&广州注册：
&|&&|&&|&　发表于 15:29:069#
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等级：研发工程师帖子：72被删：0经验：304RD币：64.1来自：火星注册：
&|&&|&&|&　发表于 9:46:2710#
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大家好，我说的不对请指正匹配的概念有三个（虽然我没有全都看懂），一个是电源匹配，意思是源端的界面上没有反射波；一个是共轭匹配，指的是两个网络之间的界面上阻抗互为共轭，此时存在反射，而且此反射的意义在于让界面后面（负载方向）反射向界面前面（电源方向）的部分能量 不要被电源吸收，而是再次反射向负载方向，这样实现了所有发出来的能量都被负载方向的网络吸收，实现最大功率传递。所以这个反射是有意的有益的。
等级：高级工程师帖子：286被删：-1经验：1125RD币：253.9来自：天津&南开注册：
&|&&|&&|&&|&　发表于 16:14:2811#
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以下是引用Lyle在 15:00:59的发言：楼上的高手，能给发一下《频谱和网络测量》这本书么？screen.width-500)this.style.width=screen.width-500;">惭愧惭愧，“高手”绝不敢当。《频谱和网络测量》我手里是纸质书，没有电子版screen.width-500)this.style.width=screen.width-500;">。提供一个在线看的链接吧/p-.html
等级：助理工程师帖子：48被删：0经验：164RD币：8.4来自：四川&成都注册：
&|&&|&&|&　发表于 21:02:2012#
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谢谢楼主答疑啊
等级：高级工程师帖子：104被删：0经验：366RD币：9.2来自：北京&朝阳注册：
&|&&|&&|&　发表于 17:25:3013#
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真的要好好学习一下