怎样了解阻抗匹配？
阻抗匹配是指信号源或许传输线跟负载之间的一种适宜的调配办法。阻抗匹配分为低频和高频两种状况评论。
咱们先从直流电压源驱动一个负载下手。由于实践的电压源，总是有内阻的（请参看输出阻抗一问），咱们能够把一个实践电压源，等效成一个抱负的电压源跟一个电阻r串联的模型。假定负载电阻为R，电源电动势为U，内阻为r，那么咱们能够核算出流过电阻R的电流为：I=U/(R+r)，能够看出，负载电阻R越小，则输出电流越大。负载R上的电压为：Uo=IR=U*[1+(r/R)]，能够看出，负载电阻R越大，则输出电压Uo越高。再来核算一下电阻R耗费的功率为：
P=I*I*R=[U/(R+r)]*[U/(R+r)]*R=U*U*R/(R*R+2*R*r+r*r)
=U*U*R/[(R-r)*(R-r)+4*R*r]
=U*U/{[(R-r)*(R-r)/R]+4*r}
关于一个给定的信号源，其内阻r是固定的，而负载电阻R则是由咱们来挑选的。留意式中[(R-r)*(R-r)/R]，当R=r时，[(R-r)*(R-r)/R]可获得最小值0，这时负载电阻R上可获得最大输出功率Pmax=U*U/(4*r)。即，当负载电阻跟信号源内阻持平时，负载可获得最大输出功率，这便是咱们常说的阻抗匹配之一。关于纯电阻电路，此定论相同适用于低频电路及高频电路。当交流电路中含有容性或理性阻抗时，定论有所改动，便是需求信号源与负载阻抗的的实部持平，虚部互为相反数，这叫做共厄匹配。在低频电路中，咱们一般不考虑传输线的匹配问题，只考虑信号源跟负载之间的状况，由于低频信号的波长相关于传输线来说很长，传输线能够看成是“短线”，反射能够不考虑（能够这么了解：由于线短，即便反射回来，跟原信号仍是相同的）。从以上剖析咱们能够得出定论：假如咱们需求输出电流大，则挑选小的负载R；假如咱们需求输出电压大，则挑选大的负载R；假如咱们需求输出功率最大，则挑选跟信号源内阻匹配的电阻R。有时阻抗不匹配还有别的一层意思，例如一些仪器输出端是在特定的负载条件下规划的，假如负载条件改动了，则或许达不到本来的功能，这时咱们也会叫做阻抗失配。
在高频电路中，咱们还必须考虑反射的问题。当信号的频率很高时，则信号的波长就很短，当波长短得跟传输线长度能够比较时，反射信号叠加在原信号大将会改动原信号的形状。假如传输线的特征阻抗跟负载阻抗不匹配（持平）时，在负载端就会发生反射。为什么阻抗不匹配时会发生反射以及特征阻抗的求解办法，牵涉到二阶偏微分方程的求解，在这儿咱们不细说了，有爱好的可参看电磁场与微波方面书本中的传输线理论。传输线的特征阻抗（也叫做特性阻抗）是由传输线的结构以及资料决议的，而与传输线的长度，以及信号的起伏、频率等均无关。例如，常用的闭路电视同轴电缆特性阻抗为75欧，而一些射频设备上则常用特征阻抗为50欧的同轴电缆。别的还有一种常见的传输线是特性阻抗为300欧的扁平平行线，这在乡村运用的电视天线架上比较常见，用来做八木天线的馈线。由于电视机的射频输入端输入阻抗为75欧，所以300欧的馈线将与其不能匹配。实践中是怎么处理这个问题的呢？不知道咱们有没有留意到，电视机的附件中，有一个300欧到75欧的阻抗转化器（一个塑料包装的，一端有一个圆形的插头的那个东东，大概有两个大拇指那么大的）？它里边其实便是一个传输线变压器，将300欧的阻抗，变换成75欧的，这样就能够匹配起来了。这儿需求着重一点的是，特性阻抗跟咱们一般了解的电阻不是一个概念，它与传输线的长度无关，也不能通过运用欧姆表来丈量。为了不发生反射，负载阻抗跟传输线的特征阻抗应该持平，这便是传输线的阻抗匹配。假如阻抗不匹配会有什么不良后果呢？假如不匹配，则会构成反射，能量传递不过去，下降功率；会在传输线上构成驻波（简略的了解，便是有些当地信号强，有些当地信号弱），导致传输线的有用功率容量下降；功率发射不出去，甚至会损坏发射设备。假如是电路板上的高速信号线与负载阻抗不匹配时，会发生震动，辐射搅扰等。
当阻抗不匹配时，有哪些办法让它匹配呢？榜首，能够考虑运用变压器来做阻抗转化，就像上面所说的电视机中的那个比如那样。第二，能够考虑运用串联/并联电容或电感的办法，这在调试射频电路经常运用。第三，能够考虑运用串联/并联电阻的办法。一些驱动器的阻抗比较低，能够串联一个适宜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，能够运用并联电阻的办法，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。
为了协助咱们了解阻抗不匹配时的反射问题，我来举两个比如：假定你在操练拳击——打沙包。假如是一个分量适宜的、硬度适宜的沙包，你打上去会感觉很舒畅。可是，假如哪一天我把沙包做了四肢，例如，里边换成了铁沙，你仍是用曾经的力打上去，你的手或许就会受不了了——这便是负载过重的状况，会发生很大的反弹力。相反，假如我把里边换成了很轻很轻的东西，你一出拳，则或许会扑空，手也或许会受不了——这便是负载过轻的状况。另一个比如，不知道咱们有没有过这样的阅历：便是看不清楼梯时上/下楼梯，当你认为还有楼梯时，就会呈现“负载不匹配”这样的感觉了。当然，或许这样的比如不太恰当，但咱们能够拿它来了解负载不匹配时的反射状况。
