1、談談阻抗匹配的理解 阻抗匹配（impedance matching）信號源內阻與所接傳輸線的特性阻抗大小相等且相位相同，或傳輸線的特性阻抗與所接負載阻抗的大小相等且相位相同，分離稱為傳輸線的輸入端或輸出端處于阻抗匹配狀態，簡稱為阻抗匹配。否則，便稱為阻抗失配。有時也挺直叫做匹配或失配。阻抗匹配是指信號源或者傳輸線跟負載之間的一種合適的搭配方式。阻抗匹配分為低頻和高頻兩種狀況研究。我們先從直流源驅動一個負載入手。因為實際的電壓源，總是有內阻的，我們可以把一個實際電壓源，等效成一個抱負的電壓源跟一個r串聯的模型。假設負載電阻為r，電源電動勢為u，內阻為r，那么我們可以計算出流過電阻r的為：i=u/

2、(r+r)，可以看出，負載電阻r越小，則輸出電流越大。負載r上的電壓為：uo=ir=u/1+(r/r)，可以看出，負載電阻r越大，則輸出電壓uo越高。再來計算一下電阻r消耗的功率為：p=i2×r=u/(r+r)2×r=u2×r/(r2+2×r×r+r2)=u2×r/(r-r)2+4×r×r=u2/(r-r)2/r+4×r對于一個給定的信號源，其內阻r是固定的，而負載電阻r則是由我們來挑選的。注重式中(r-r)2/r，當r=r時，(r-r)2/r可取得最小值0，這時負載電阻r上可獲得最大輸出功率pmax=u

3、2/(4×r)。即，當負載電阻跟信號源內阻相等時，負載可獲得最大輸出功率，這就是我們常說的阻抗匹配之一。此結論同樣適用于低頻及高頻電路。當溝通電路中含有容性或感性阻抗時，結論有所轉變，就是需要信號源與負載阻抗的的實部相等，虛部互為相反數，這叫做共扼匹配。在低頻電路中，我們普通不考慮傳輸線的匹配問題，只考慮信號源跟負載之間的狀況，由于低頻信號的波長相對于傳輸線來說很長，傳輸線可以看成是“短線”，反射可以不考慮（可以這么理解：由于線短，即使反射回歸，跟原信號還是一樣的）。從以上分析我們可以得出結論：假如我們需要輸出電流大，則挑選小的負載r；假如我們需要輸出電壓大，則挑選大的負載r；假如我

4、們需要輸出功率最大，則挑選跟信號源內阻匹配的電阻r。有時阻抗不匹配還有另外一層意思，例如一些儀器輸出端是在特定的負載條件下設計的，假如負載條件轉變了，則可能達不到本來的性能，這時我們也會叫做阻抗失配。在高頻電路中，我們還必需考慮反射的問題。當信號的頻率很高時，則信號的波長就很短，當波長短得跟傳輸線長度可以比擬時，反射信號疊加在原信號上將會轉變原信號的外形。假如傳輸線的特征阻抗跟負載阻抗不相等（即不匹配）時，在負載端就會產生反射。為什么阻抗不匹配時會產生反射以及特征阻抗的求解辦法，牽涉到二階偏微分方程的求解，在這里我們不細說了，有愛好的可參看電磁場與微波方面書籍中的傳輸線理論。傳輸線的特征阻抗（

5、也叫做特性阻抗）是由傳輸線的結構以及材料打算的，而與傳輸線的長度，以及信號的幅度、頻率等均無關。例如，常用的閉路電視同軸電纜特性阻抗為75，而一些設備上則常用特征阻抗為50的同軸電纜。另外還有一種頻繁的傳輸線是特性阻抗為300的扁平平行線，這在農村用法的電視天線架上比較常見，用來做八木天線的饋線。由于電視機的射頻輸入端輸入阻抗為75，所以300的饋線將與其不能匹配。實際中是如何解決這個問題的呢？不知道大家有沒有留意到，電視機的附件中，有一個300到75的阻抗轉換器（一個塑料封裝的，一端有一個圓形的插頭的那個東東，也許有兩個大拇指那么大）。它里面其實就是一個傳輸線，將300的阻抗，變換成75的，

6、這樣就可以匹配起來了。這里需要強調一點的是，特性阻抗跟我們通常理解的電阻不是一個概念，它與傳輸線的長度無關，也不能通過用法歐姆表來測量。為了不產生反射，負載阻抗跟傳輸線的特征阻抗應當相等，這就是傳輸線的阻抗匹配，假如阻抗不匹配會有什么不良后果呢？假如不匹配，則會形成反射，能量傳遞不過去，降低效率；會在傳輸線上形成駐波（容易的理解，就是有些地方信號強，有些地方信號弱），導致傳輸線的有效功率容量降低；功率放射不出去，甚至會損壞放射設備。假如是電路板上的高速信號線與負載阻抗不匹配時，會產生震蕩，輻射干擾等。當阻抗不匹配時，有哪些方法讓它匹配呢？第一，可以考慮用法變壓器來做阻抗轉換，就像上面所說的電視機中的那個例子那樣。其次，可以考慮用法串聯/并聯或的方法，這在調試射頻電路不時用法。第三，可以考慮用法串聯/并聯電阻的方法。一些驅動器的阻抗比較低，可以串聯一個合適的電阻來跟傳輸線匹配，例如高速信號線，有時會串聯一個幾十歐的電阻。而一些接收器的輸入阻抗則比較高，可以用法并聯電阻的辦法，來跟傳輸線匹配，例如，485接收器，常在數據線終端并聯120歐的匹配電阻。(始端串聯匹配，終端并聯匹配)為了協助大家理解阻抗不匹配時的反射問題，我來舉兩個例子：假設你在練習拳擊打沙包。假如是一個分量合適的、硬度合適的沙包，你打上去會感覺很舒適。但是，假如哪一天我把沙包做了手腳，例如，里面換成了