阻抗匹配相关概念和在测试中的应用
摘要:本文介绍了阻抗匹配的概念,不同类型的电路的阻抗匹配方式,纯电阻电路和容性或感性
电路的阻抗匹配概念的区别,以及输入阻抗与输出阻抗的概念及计算方法。
关键字: 阻抗匹配 输入阻抗 输出阻抗
一、 阻抗匹配的基本概念
阻抗匹配是无线电技术中常见的一种工作状态,它反映了输入电路与输出电路之间的功率传
输关系。当电路实现阻抗匹配时,将获得最大的功率传输。反之,当电路阻抗失配时,不但得不
到最大的传输功率,还可能对电路产生损害。
阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗交互相适配,得到最大功率输出的一种工作状态。
对于不同特性的电路,匹配条件是不一样的。在纯电阻电路中,当负载电阻等于激励源内阻时,
则输出功率为最大,这种工作状态称为匹配,否则称为失配。当激励源内阻抗和负载阻抗含有电
抗成份时,为使负载得到最大功率,负载阻抗与内阻必须满足共轭关系,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轭匹配。
阻抗匹配常见于各级放大电路之间、放大器与负载之间、测量仪器与被测电路之间、天线与
接收机或发信机与天线之间,等等。
为了使信号和能量有效地传输,必须使电路工作在阻抗匹配状态,即信号源或功率源的内阻
等于电路的输入阻抗,电路的输出阻抗等于负载的阻抗。在一般的输入、输出电路中常含有电阻、
电容和电感元件,由它们所组成的电路称为电抗电路,其中只含有电阻的电路称为纯电阻电路。
二、 纯电阻电路和电抗电路的阻抗匹配
1. 纯电阻电路
在中学物理电学中常会讲到这样一种现象:把一个电阻为R 的用电器,接在一个电动势为E,
内阻为r 的电池组上(见图1),在什么条件下电源输出的功率最大呢?答案是当外电阻等于内
电阻时,电源对外电路输出的功率最大,这就是纯电阻电路的功率匹配。假如换成交流电路,
同样也必须满足R=r 这个条件电路才能匹配。
例如
2
2
( )2
P I R E R
R r
= =
+
求导
2 ' 2 2 2 2 2
2 4 4
' ( ) 2 ( ) ( )( )0
( ) ( ) ( )
P dP E R E R r E R R r E R r r R
dR R r R r R r
⎡ ⎤ + − + + −
= =⎢⎣ + ⎥⎦ = + = + =
推出R = r.........