阻抗匹配原理分析

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1、计算机光盘软件与应用2010年第8期ComputerCDSoftwareandApplicati0ns工程技术阻抗匹配原理分析刘立军(武警工程学院，西安710086)摘要：分别对低频电路(包括纯电阻电路和电抗电路)和高频电路进行了较为详细的阻抗匹配原理分析，得出了各自在不同条件下的阻抗匹配条件，为功率放大电路的设计提供了一定的参考依据。关键词：阻抗匹配；最大传输功率；负栽中图分类号：TN911文献标识码：A文章鳊号：1007—9599(2010)08—0079—02AnalysisonImpedanceMatchingPrincipleLiuLijun(EngineeringCollegeof

2、ArmedPoliceForce，Xi’an710086，China)Abstract：Ithasobtainedtheimpedancematchingunderdiferentconditions，respectively,throughthedetailedanalysisonthelow-~equencycircuits(includingthepureresistancecircuitandreactancecircuit)andhigh-~equencycircuitsforimpedancematchingprinciple，whichprovidesacertainamount

3、ofreferenceforthedesignofthepoweramplifiercircuit．Keywords：Impedancematching；Maximumtransmissionpower；Load阻抗匹配是指负载与信号源或传输线之间的一种合适的匹配设图2电路中电源内阻抗为=R+，负载阻抗为zL=墨+，方式，它反映了电路中输入与输出间的功率传输关系。对一个电则电流相量表示为：路来说，当实现阻抗匹配时，负载将从电源获得最大传输功率；uu7：：反之，负载不但得不到最大传输功率，还可能对信号产生一定影z

4、+z￡(R+RL)+j(X+X)响。若需输出电流大，则选择小的负载；若需输出电压大

5、，则选可知，电流的有效值为，而择大的负载；若需输出功率最大，则需选择跟信号源内阻抗相匹所以负载获得的最大传输功率为配的负载。一般根据输入信号频率的不同分低频和高频匹配，而根据负‰者研载特性的不同又可分纯电阻电路和非纯电阻电路(或电抗电路)匹配。一、低频电路(一)纯电阻电路如图1所示，为直流电压源，为电源内阻，见为负载，求见获得最大传输功率的条件。设流过回路上电流为L则，=R+R￡尼上的获得的功率==c，纪，用电源电压与电阻图2电抗电路表示为‘L】因为在一个具体电路中，电源及电源内阻抗是一固定值，仅为了找到的极值点，对其进行求导，即-．-，则仅是所接负载的不同，故该表达式中、尼、均为常量，而血：

6、￡，：口!±墨二±：0尼、为变量。以下分两种情况讨论：dRL(RL+R)1．共轭匹配。J2DI1解得显，又因为其二阶导数⋯一。，故负载电由，的表达式可知，、尼、为常量，见、可任意变化，U．2先假设尼固定，只改变。很明显，只有当(+X，)=0时，阻尼可获得最大传输功率，最大传输功率为⋯石_。可获得最大值，即：e'ZLmlx=然后令=一五，改变尼，使P’⋯最大。此时P表达式中，仅有尼变化，故对P⋯求导后，令其为零，可得出极值时的尼条件，即：dp：uz墨2：=!墨!墨2：0dR(+R￡)最终得尼=，经判断为-的极大值点。综上所述，当五=一且显=，即Z=Z时，可获得图1纯电阻电路可知，当负载电阻等于内

7、电阻时，尼可从电源获得最大传输最大传输功率，其值为一。最，当且仅当等于内阻抗的共轭功率，这就是纯电阻电路的功率匹配。若换成交流电压源，同样Z‘时，负载电抗可获得最大传输功率，此种匹配称为共轭匹也只有当尼时，才能够满足功率匹配。配。(二)电抗电路2．模值匹配。电抗电路要比纯电阻电路复杂。纯电阻电路中，只包含了电设等效电源内阻抗=R+ⅨJ五Icos~~,+jlZ,Isin~~，负载阻元件，而电抗电路中不但有电阻，还有电容、电感元件，且电阻抗z：RL+jxL=IZLI，：IZLIcos+JIZLlsin，其中阻抗模值路工作在交流信号下。lI=√，+X，IzL-，，讫分别为内阻抗和负载阻抗的-——79

8、·-——计算机光盘软件与应用工程技术ComputerCDSoftwareandApplications2010年第8期幅角。将其分别代入P后，得：够完全被负载所吸收，此时可确保负载获得最大传输功率。否则，将在传输线上产生反射而与原信号叠加，形成驻波，使传输功率=而酉考‰损耗而导致负载达不到最大功率，降低效率。一般传输线的特UlZLICOS吼性阻抗是由传输线的结构及材料决定的，而与传输线的长度、(R