阻抗匹配到底是个什么概念，阻抗匹配的条件是什么

很多朋友对阻抗匹配到底是个什么概念，阻抗匹配的条件是什么不是很了解，六月小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

阻抗的概念在有电阻、电感和电容的电路中，对交流电的阻碍称为阻抗。常以z表示，其值由交流频率、电阻R、电感L、电容c的相互作用决定，可见具体电路的阻抗随时都在变化，它会随着电流频率的变化而变化。

输入阻抗输入阻抗是指电路输入端的等效阻抗。在输入端增加一个电压源U，测量输入端的电流I，则输入阻抗Rin为U/I.你可以把输入端想象成一个电阻的两端，这个电阻的阻值就是输入阻抗。

输入阻抗与普通电抗元件没有什么不同，它反映了对电流的阻碍程度。对于电压驱动电路，输入阻抗越大，电压源上的负载越轻，因此更容易驱动，不会影响信号源；对于电流驱动电路，输入阻抗越小，电流源的负载越轻。

所以我们可以认为，如果是电压源驱动，输入阻抗越大越好；如果用电流源驱动，阻抗越小越好(注：只适用于低频电路，高频电路要考虑阻抗匹配)。此外，如果要获得最大输出功率，还应考虑阻抗匹配。

输出阻抗无论信号源、放大器还是电源，都存在输出阻抗的问题。输出阻抗是信号源的内阻。本来，对于一个理想的电压源(包括电源)，内阻应该为0，或者理想的电流源的阻抗应该为无穷大。但现实中的电压源做不到这一点。我们经常用一个理想电压源与一个电阻R串联来等效一个实际电压源。

这个与理想电压源串联的电阻R就是(信号源/放大器输出/电源)的内阻。当这个电压源给负载供电时，会有电流I流过负载，在这个电阻上会产生Ir的压降。这会导致电源输出电压下降，从而限制最大输出功率(限制最大输出功率的原因请见后面的问题“阻抗匹配”)。

同样，理想电流源的输出阻抗应该是无穷大，但实际电路是不可能的。

阻抗匹配阻抗匹配是指信号源或传输线与负载之间的一种合适的搭配方法。阻抗匹配分为低频和高频。让我们从驱动负载的DC电压源开始。因为实际电压源总是有内阻，所以我们可以将实际电压源等效为与电阻r串联的理想电压源。

假设负载电阻为R，电源电动势为U，内阻为R，那么我们可以计算出流经电阻R的电流为I=U/(R r)。可以看出，负载电阻R越小，输出电流越大。负载R上的电压为：Uo=IR=u/[1 (r/r)]。可以看出，负载电阻R越大，输出电压UO越高。让我们通过下式计算电阻R的功耗：

对于给定的信号源，其内阻R是固定的，而负载电阻R是我们选择的。注意公式中的[(r-r) 2/r]。当R=r时，[(r-r) 2/r]可以得到最小值0，在负载电阻R上可以得到最大输出功率Pmax=U2/(4r)，即当负载电阻等于信号源内阻时，负载可以获得最大输出功率，这就是我们常说的阻抗匹配之一。这个结论同样适用于低频电路和高频电路。

当交流电路含有容性或感性阻抗时，结论就变了，即信号源与负载阻抗的实部需要相等，虚部则相反，称为共轭匹配。

从以上分析可以得出结论：如果需要大的输出电流，应选择小负载R；如果我们需要大的输出电压，选择大的负载r；如果我们需要最大输出功率，选择与信号源内阻匹配的电阻R。有时候阻抗不匹配还有另一层意思。例如，某些仪器的输出端子是在特定负载条件下设计的。如果负载条件发生变化，可能无法达到最初的性能。这时候我们也会称之为阻抗不匹配。

在高频电路中，我们还必须考虑反射的问题。当信号的频率很高时，信号的波长很短。当波长与传输线的长度相当时，当反射信号叠加在原始信号上时，原始信号的形状会发生变化。如果传输线的特性阻抗不等于负载阻抗(即不匹配)，负载端就会发生反射。为什么阻抗不匹配会产生反射以及特性阻抗的求解涉及到二阶偏微分方程的求解。

传输线的特性阻抗(也叫特性阻抗)是由传输线的结构和材料决定的，与传输线的长度、信号的幅度和频率无关。例如，常见的闭路电视同轴电缆的特性阻抗为75，而在一些射频设备上通常使用特性阻抗为50的同轴电缆。另一种常见的传输线是特性阻抗为300的扁平平行线，常见于农村使用的电视天线架上，用作八木天线的馈线。

因为电视的射频输入阻抗是75，所以300馈线不会与之匹配。实践中如何解决这个问题？不知道大家有没有注意到，电视配件里面有一个300到75的阻抗转换器(一个塑料封装，一端有一个圆插头，大概两个拇指大小)。它其实就是一个传输线变压器，把300的阻抗转换成75，这样就可以匹配了。

这里需要强调的是，特性阻抗与通常理解的电阻不是一个概念。它与传输线的长度无关，不能用欧姆表测量。

为了不产生反射，负载阻抗跟传输线的特征阻抗应该相等，这就是传输线的阻抗匹配，如果阻抗不匹配会有什么不良后果呢？如果不匹配，则会形成反射，能量传递不过去，降低效率；会在传输线上形成驻波（简单的理解，就是有些地方信号强，有些地方信号弱），导致传输线的有效功率容量降低；功率发射不出去，甚至会损坏发射设备。

如果是电路板上的高速信号线与负载阻抗不匹配时，会产生震荡，辐射干扰等。

当阻抗不匹配时，有哪些办法让它匹配呢？第一，可以考虑使用变压器来做阻抗转换，就像上面所说的电视机中的那个例子那样。

第二，可以考虑使用串联/并联电容或电感的办法，这在调试射频电路时常使用。

第三，可以考虑使用串联/并联电阻的办法。一些驱动器的阻抗比较低，可以串联一个合适的电阻来跟传输线匹配，例如高速信号线，有时会串联一个几十欧的电阻。而一些接收器的输入阻抗则比较高，可以使用并联电阻的方法，来跟传输线匹配，例如，485总线接收器，常在数据线终端并联120欧的匹配电阻。（始端串联匹配，终端并联匹配）。

阻抗匹配的匹配条件负载阻抗等于信源内阻抗，即它们的模与辐角分别相等，这时在负载阻抗上可以得到无失真的电压传输。

负载阻抗等于信源内阻抗的共轭值，即它们的模相等而辐角之和为零。这时在负载阻抗上可以得到最大功率。这种匹配条件称为共轭匹配。如果信源内阻抗和负载阻抗均为纯阻性，则两种匹配条件是等同的。

阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，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，电抗成份绝对值相等而符号相反。这种匹配条件称为共轭匹配。

阻抗匹配（Impedance matching）是微波电子学里的一部分，主要用于传输线上，来达到所有高频的微波信号皆能传至负载点的目的，不会有信号反射回来源点，从而提升能源效益。史密夫图表上。电容或电感与负载串联起来，即可增加或减少负载的阻抗值，在图表上的点会沿着代表实数电阻的圆圈走动。

如果把电容或电感接地，首先图表上的点会以图中心旋转180度，然后才沿电阻圈走动，再沿中心旋转180度。重覆以上方法直至电阻值变成1，即可直接把阻抗力变为零完成匹配。

以上知识分享希望能够帮助到大家！