共轭匹配的重要性：为什么我们应该关注共轭匹配？

发布时间：2021-12-24 14:40:34

来源：RF技术社区 (https://rf.eefocus.com)

标签：共轭匹配抗阻匹配微波元器件

分享到：

回波损耗（RL）与射频设计中的阻抗匹配紧密相关。除了关注插入损耗外，我们不能忽视反射损耗对微波元器件系统的影响。实际上，在许多情况下，反射损耗对系统的影响更为显著。

那么，匹配的好处是什么？

负载匹配可以实现最大功率传输到负载端。

在接收机端进行阻抗匹配可以改善接收机的噪声系数。

在发射机端进行阻抗匹配可以传输最大功率，提高效率。

在讨论共轭匹配之前，我们先来复习一下共轭的概念。共轭是两个复数的实部相同、虚部符号相反且大小相等。在复平面上，共轭表示沿着x轴（实轴）镜像。

那么为什么要采用共轭以实现最大功率传输呢？让我们一起看看。假设有一个简单电路如下图所示：其中Us为信号源电压，Rs为信号源内阻，RL为负载电阻。在什么情况下，信号源才能提供最大功率给负载？换句话说，如何使得信号源的输出功率最大化？

通过这个简单电路，我们可以得到信号源输出功率与电路元件之间的关系：

假设，并进行代入计算，我们可以得到：

因此，信号源的输出功率仅取决于Us、Rs和RL。当信号源不变时，输出功率只取决于k，即负载阻抗和信号源内阻的比值。

我们可以找到功率比和阻抗比之间的关系曲线。

当k等于1，即RL等于Rs时，负载将获得最大输出功率，这种状态被称为匹配状态。无论负载阻抗大于还是小于信号源内阻，都不可能实现负载的最大功率传输，而且两者之间的阻抗差异越大，输出功率就越小。

那么，在共轭匹配下，负载可以获得的最大功率是多少呢？只有源功率的四分之一能够传输到负载端，剩余的功率会被信号源自身的电阻吸收。因此，我们常常发现信号源是最热的一个部分。

如果负载阻抗无法满足共轭匹配条件，我们该怎么办呢？很简单，进行匹配。通过在信号源和负载之间添加一个匹配网络，将负载阻抗转换为与信号源内阻共轭匹配的阻抗。这种阻抗转换是阻抗匹配的重要方法之一。

注意：看看过去的方向。