关键词：阻抗、阻抗匹配、反射系数、impedance

导读

在电子学中，阻抗表示电路对电流的阻碍能力。阻抗匹配则在射频应用中十分重要，好的阻抗匹配可以保证最小反射系数和最大传输功率。

阻抗

阻抗的定义是瞬时的电压除以电流，跟电阻的定义类似，区别在于阻抗中除了阻性外还有容性、感性。阻抗符号为Z，是个复数形式，单位为ohms。二端网络的阻抗表达式如下：Z=R+jX

其中实数部分R是电阻，虚数部分X包括了感抗和容抗，对应极坐标系的角度表示电压与电流的相位差。感抗ZL和容抗ZC计算公式为：ZL=jωL，Zc=1/jωC

对于测试测量电子设备，通常会标注其输入输出阻抗，由于不同输入信号频率对应不同的输入阻抗，因此系统标称阻抗大小一般指设计理论值，比如PXIe-5510多功能数据采集卡的输入阻抗Z >1 G ohms ||100 pF，是指理论设计值大于1G ohms与100pF的并联【1】。对于PXIe-7506中频采集卡，其输入阻抗为50 ohms【2】。

阻抗匹配

在高频信号传输时，要求负载端的输入阻抗ZL要等于信号源的输出阻抗ZS，称为阻抗匹配。

那么为什么要进行阻抗匹配？应该如何匹配？下面进行简单说明。

高频信号在经过阻抗不同的传输端时，会发生反射【3】，阻抗匹配是为了最大限度减小信号的反射，反射系数Γ的定义为：

VR为负载端反射回来的信号，VL为源发射到负载的信号。使用网分测试仪可以观察到信号反射的现象，Γ是复数，那么当发生反射时，VR将和VL将产生干涉，从而导致负载最终接收到信号发生失真。为了避免这种现象，要求ZL和ZS相等，反射系数为0。这就是为什么要阻抗匹配的原因，与此同时获得的另外一个收益是负载获得了最大的输出功率【4】。

通常射频电路要求输入/输出阻抗为50 ohms，这个50 ohms是怎么来的呢？射频信号需要使用同轴线缆作为传输线，贝尔实验室在1929年做了大量的试验测试不同阻抗同轴线缆的传输特性，最后发现75 ohms时传输损耗最小，30 ohms时传输功率最大，为了在功率和损耗之间获得平衡，通常使用50 ohms进行阻抗匹配，这就是射频电路50 ohms的由来【5】。

参考

1. 简仪科技PXIe-5500 series

2. 聚星PXIe-7506

3. https://en.wikipedia.org/wiki/Impedance_matching

4. https://zhuanlan.zhihu.com/p/109825346

5. https://www.microwaves101.com/encyclopedias/why-fifty-ohms