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阻抗匹配

指数 阻抗匹配

阻抗匹配(Impedance matching)是微波電子學裡的一部分,主要用於傳輸線上,來達至所有高頻的微波信號皆能傳至負載點的目的,幾乎不會有信號反射回來源點,從而提升能源效益。 大體上,阻抗匹配有兩種,一種是透過改變阻抗力(用于集总参数电路),另一種則是調整傳輸線的波長(用于传输线)。 要匹配一組線路,首先把負載點的阻抗值,除以傳輸線的特性阻抗值來歸一化,然後把數值劃在史密夫圖表上。.

7 关系: 史密斯图传输线模型电阻电感阻抗電容集總電路

史密斯图

史密斯圖(Smith chart)是一款用於電機與電子工程學的圖表,主要用於傳輸線的阻抗匹配上。一條傳輸線(transmission line)的阻抗(impedance)會隨其物理長度而改變,要設計一套阻抗匹配(Impedance matching)的電路,需要通過不少繁複的計算程序,史密斯圖的特點便是省去一些計算程序。 該圖表是由菲利普·史密斯(Phillip Smith)於1939年發明的,當時他在美國無線電公司(RCA)工作,曾說過,「在我能夠使用計算尺的時候,我對以圖表方式來表達數學上的關聯很有興趣」。但的水橋東作在1937年所發表的論文中就已提出這種圖表,比菲利普·史密斯早2年。因此在日本有主張此圖應改名為「水橋圖」或「水橋-史密斯圖」。 史密斯圖的基本在於以下的算式 當中的Γ代表其線路的反射係數(reflection coefficient),即S參數(S-parameter)裡的S11,z_L是歸一負載(normalized impedance)值,即Z_L/Z_0。當中, 圖表中的圓形線代表電阻抗力的實數值,即電阻值,中間的橫線與向上和向下散出的線則代表電阻抗力的虛數值,即由電容或電感在高頻下所產生的阻力,當中向上的是正數,向下的是負數。圖表最中間的點(1+j0)代表一個已匹配(matched)的電阻數值(Z_L),同時其反射係數的值會是零。圖表的邊緣代表其反射係數的長度是1,即100%反射。在圖邊的數字代表反射係數的角度(0-180度)和波長(由零至半個波長)。 有一些圖表是以導納值(admittance)來表示,把上述的阻抗值版本旋轉180度即可。 自從有了計算機後,此種圖表的使用率隨之而下,但仍常用來表示特定的資料。對於就讀電磁學、微波工程及射頻電子學的學生來說,在解決課本問題仍然很實用,因此史密斯圖至今仍是重要的教學用具。 在學術論文裡,量度儀器的結果也常會以史密斯圖來表示。.

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传输线模型

在通信工程和电子工程中,传输线是一种专用电缆或者其他结构,用于传输无线电频率的交变电流,也就是说,电流的频率高到一定程度时必须考虑它们波的性质。传输线一般用于连接发送器与接收器的天线,传输有线电视信号,中继电信交换中心之间的路由呼叫,计算机网络连接以及高速计算机数据总线。 本文仅讨论双导体传输线,包含平行线(梯线)、同轴电缆、带状线和微带线。一些来源认为波导管、介质波导甚至光纤也是传输线,但这些线需要用其他方法来分析,所以不在此进行讨论;可参见电磁波导。.

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电阻

在電磁學裏,電阻是一個物體對於電流通過的阻礙能力,以方程式定義為 其中,R為電阻,V為物體兩端的電壓,I為通過物體的電流。 假設這物體具有均勻截面面積,則其電阻與電阻率、長度成正比,與截面面積成反比。 採用國際單位制,電阻的單位為歐姆(Ω,Ohm)。電阻的倒數為電導,單位為西門子(S)。 假設溫度不變,則很多種物質會遵守歐姆定律,即這些物質所組成的物體,其電阻為常數,不跟電流或電壓有關。稱這些物質為「歐姆物質」;不遵守歐姆定律的物質為「非歐姆物質」。 電路符號常常用R來表示,例: R1、R02、R100等。.

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电感

電感(Inductance)是閉合迴路的一種屬性,即當通過閉合迴路的電流改變時,會出現電動勢來抵抗電流的改變。如果這種現象出現在自身迴路中,那麼這種電感稱為自感(self-inductance),是閉合迴路自己本身的屬性。假設一個閉合迴路的電流改變,由於感應作用在另外一個閉合迴路中產生電動勢,這種電感稱為互感(mutual inductance)。電感以方程式表達為 其中,\mathcal是電動勢,L是電感,i是電流,t是時間。 術語「電感」是1886年由奥利弗·赫维赛德命名。通常自感是以字母「L」標記,這可能是為了紀念物理學家海因里希·楞次的貢獻。互感是以字母「M」標記,是其英文(Mutual Inductance)的第一個字母。採用國際單位制,電感的單位是亨利(henry),標記為「H」,是因美國科學家約瑟·亨利命名。1 H.

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阻抗

阻抗(electrical impedance)是电路中电阻、电感、电容对交流电的阻碍作用的统称。阻抗是一个复数,实部称为电阻,虚部称为电抗;其中电容在电路中对交流电所起的阻碍作用称为容抗,电感在电路中对交流电所起的阻碍作用称为感抗,容抗和感抗合称为电抗。阻抗將電阻的概念加以延伸至交流電路領域,不僅描述電壓與電流的相對振幅,也描述其相對相位。當通過電路的電流是直流電時,電阻與阻抗相等,電阻可以視為相位為零的阻抗。阻抗的概念不仅存在与电路中,在力学的振动系统中也有涉及。 阻抗通常以符號 Z 標記。阻抗是複數,可以用相量 Z_m \angle \theta 或 Z_m e^ 來表示;其中,Z_m是阻抗的大小,\theta 是阻抗的相位。這種表式法稱為「相量表示法」。 具體而言,阻抗定義為電壓與電流的頻域比率。阻抗的大小 Z_m 是電壓振幅與電流振幅的絕對值比率,阻抗的相位 \theta 是電壓與電流的相位差。採用國際單位制,阻抗的單位是歐姆(Ω),與電阻的單位相同。阻抗的倒數是導納,即電流與電壓的頻域比率。導納的單位是西門子 (單位)(舊單位是姆歐)。 英文術語「impedance」是由物理學者奧利弗·黑維塞於1886年發表論文《電工》給出。於1893年,電機工程師亞瑟·肯乃利(Arthur Kennelly)最先以複數表示阻抗。.

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電容

在電路學裡,給定電壓,電容器儲存電荷的能力,稱為電容(capacitance),標記為C。採用國際單位制,電容的單位是法拉(farad),標記為F。電路圖中多半以C開頭標示電容,例:C01、C02、C03、C100等。 平行板電容器是一種簡單的電容器,是由互相平行、以空間或介電質隔離的兩片薄板導體構成。假設這兩片導板分別載有負電荷與正電荷,所載有的電荷量分別為-Q\,\!、+Q\,\!,兩片導板之間的電位差為V,則這電容器的電容C為 1法拉等於1庫侖每伏特,即電容為1法拉的電容器,在正常操作範圍內,每增加1伏特的電位差可以多儲存1庫侖的電荷。 電容器所儲存的能量等於充電所做的功。思考前述平行板電容器,搬移微小電荷元素\mathrmq從帶負電薄板到帶正電薄板,每對抗1伏特的電位差,需要做功\mathrmW: 將這方程式積分,可以得到儲存於電容器的能量。從尚未充電的電容器(q.

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集總電路

集總電路(Lumped circuit)是由許多由電源、電阻、電容、電感等集總元件( Lumped element) 所組成之電路。 在電路理想化的電路模型分析,各點之間的信號是瞬間傳遞的,電路元件的所有電流過程都集中於在元件內部空間的各個點上,此為集總電路之特性。 每個集總元件基本現象時可用數學方式表示,並建立多種實際元件的理想模型。而電阻、電容、電感、電壓源和電流源都只是儲存或消耗電能磁場的元件,因此都視為集總元件,而且因為只有兩個端口,所以也稱之為二端元件(或者單口元件),除此之外,集總電路還需要理想變壓器、耦合電感、受控源等四端元件(雙口元件)。.

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