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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

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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:204658625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 http://baike.baidu.com/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?



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