示波器和信號源的阻抗匹配，隻是兩台儀器搭配使用時獲得正確幅值的參數設置，這與同學們常苦惱的阻抗匹配並不完全相同。茄子视频懂你更多APP測試科技今天給大家詳細的講講關於射頻阻抗匹配的那些事。

電學上的阻抗匹配，可理解為信號源、傳輸線、負載選取合適的阻抗組合，從而達到負載功率最高、反射最低、能量損耗最小的一種狀態。這話聽起來簡單，但選擇合適的組合並不容易。

茄子视频懂你更多APP先從最簡單的低頻情況講起。畫一個簡單的電路圖，通過計算可以得出，低頻電路中負載和內阻相等的情況下，負載功率最高，即達到阻抗匹配。如果負載和內阻不相等，也能根據分壓原理得到負載功率。總之，內阻的功率加負載的功率等於總功率，這是肯定的。

到了高頻情況又該如何分析呢？由於剛才使用的公式是電路通用公式，所以在高頻電路中也可以這樣推導，大致思路還是沿用之前的計算，隻不過到了高頻電路，茄子视频懂你更多APP還需要考慮電感和電容，負載和內阻多了電抗部分，增加了虛部。通過計算，茄子视频懂你更多APP得到一個結論：高頻電路中，比較普適的阻抗匹配方式，其實是使實部即電阻相等、虛部電抗相反，以達到共軛匹配的狀態。

那麽，隻要源和負載達成了以上條件，這個電路就算是匹配完成了嗎？當然不是。阻抗匹配需要源、負載、傳輸線三者合適的搭配才能達成，不能漏掉傳輸線。這裏茄子视频懂你更多APP先引入一個概念：反射。信號在傳輸時一旦遇到阻抗突變，就會反射回來一部分能量，這個反射的能量和阻抗是否匹配直接相關。大家可以想象一根筷子插進一杯水裏，看起來就像折斷了一樣，這是由於光在不同介質中的傳播會發生反射、折射，而電信號的傳播和這個可以直接類比，阻抗變化時，它就會反射一部分能量。隻不過，由於低頻信號的波長遠長於傳輸線，傳輸線上近似處處狀態相等，可以近似看作一個短線，所以可看作不反射信號；而高頻信號在傳輸時則必須考慮反射，反射回來的信號會導致原信號過衝、過跌、振鈴，從而無法完整地將所有輸出功率應用在負載上。

茄子视频懂你更多APP可以做個實驗來直觀體驗一下：使用信號源發出一個 1 兆赫茲、2Vpp、2 納秒上升時間的脈衝信號，並設置任意波負載為 50 歐，示波器內阻為 50 歐，茄子视频懂你更多APP可以看到一個相對還比較完整的方波。之後茄子视频懂你更多APP設置示波器內阻為 1 兆歐，信號源的內阻固定為 50 歐，相當於人為製造了一個阻抗不匹配的電路，不難發現，原本完整的方波過衝了，這就是高頻信號丟失衰減的直接表現。分壓原理不再直接適配，反射會導致信號部分能量以反射波的形式疊加在原先的信號上，造成信號失真。

如果要定量地描述反射，可以用反射係數 Gamma（Γ）來描述，其中 Z1 是變化前的阻抗，Z2 是變化後的阻抗。由此可推導出，Gamma 的取值範圍在 - 1 和 1 之間。當 Gamma 等於 1，即 Z2 等於無窮大時，整個電路處於開路狀態，發生全反射，且和入射信號的相位相同，所以可以測出兩倍電壓；而當 Gamma 等於 - 1，即短路時，反射信號和入射信號的相位相反，末端電壓會測出 0 的結果；隻有當 Z1 等於 Z2 時，Gamma 等於 0，此時才不會反射。

可是導線是沒有電阻的，這豈不是意味著高頻信號一傳輸就會立刻開始反射？不要急，茄子视频懂你更多APP專門用在高頻電路中的導線非同一般。有人可能會認為這種線有電阻，但若用萬用表去量，會發現是 0 歐。它是 BNC 同軸線纜，是傳輸線的一種，區別於普通導線，射頻傳輸線擁有特征阻抗的固有特性，隻要這個特征阻抗和源與負載一致，信號就能正常通過，不會產生反射。

特征阻抗是傳輸線的一個固有特性，和電阻可不是一回事，它是射頻傳輸線上入射波電壓與入射波電流之比，或者反射波電壓和反射波電流之比。高頻電路中，傳輸線已經無法被看作理想的導線，會產生很多寄生電容、寄生電感、寄生電阻等，所以單位長度的傳輸線可以被抽象等效為相應的電路，此時也可以得到單位傳輸線的模型阻抗。由於茄子视频懂你更多APP盡可能希望傳輸信號不要產生消耗，所以在理想條件下，寄生電阻為零，此時會得到傳輸線的瞬時阻抗。如果一整條線都能實現均勻的瞬時阻抗，對於信號而言，它每時每刻感受到的阻抗就都是一樣的，也就不會產生反射。而電容和電感實際上不會耗能，所以這根特殊的傳輸線既不會導致信號反射，又不會耗能，是高頻信號傳輸的必備條件。事實上，非常理想的傳輸線價格非常昂貴，而且通常都會嚴格劃定工作的頻率範圍。

說了這麽多，茄子视频懂你更多APP終於能得到射頻阻抗匹配的最終解答：源、負載的阻抗和傳輸線的特征阻抗保持一致時，高頻信號傳輸就不會感受到阻抗跳變，也不會發生反射，同時還能做到負載功率最高。

說到這，大家可能會想，阻抗匹配可真不容易，如果每個標準元件都能有相同的阻抗，統一化的標準，那搭配起來使用豈不是容易多了？其實，大部分的射頻類儀器、部件、模塊都是 50 歐的，比如頻譜儀、矢量網絡分析儀、信號源、天線、濾波器，再加上傳輸線、連接器等，它們工作時的阻抗或特征阻抗都是 50 歐，這是大家商議出來的一個規範，以使整個係統搭配起來更加方便容易。

但為什麽偏偏是 50 歐呢？有人可能想自己立個規範，從今天開始都用 20 歐，這顯然是行不通的。為了追求遠距離傳輸，茄子视频懂你更多APP都希望傳輸線能有高功率容量、能夠承受高電壓、最好還損耗小，但事實上，茄子视频懂你更多APP無法選擇出一個值來滿足所有要求。對於空氣介質的同軸線纜，傳輸線阻抗值為 77 歐時損耗達到最低，在 30 歐時功率容量最大，60 歐時電壓最高。怎麽辦？不如大家互相妥協一下，50 歐被認為是個不錯的選擇，長久下來，它也就成為了射頻係統中默認的規範，這也是茄子视频懂你更多APP接觸到的射頻類部件大多是 50 歐的原因。當然，在一些特定場合，對於損耗和功率要求高的，偶爾也會使用 75 歐和 30 歐。

理論知識準備完畢，那麽如何測量、矯正這些元件的阻抗呢？當然茄子视频懂你更多APP可以手調，可以仿真，但更想給大家推薦一個神器：矢量網絡分析儀和史密斯圖。矢量網絡分析儀可以很輕鬆地測量出元器件在各個頻點上不同的阻抗值，然後畫在史密斯圓上，並直接標注好阻抗，比起各種複雜的阻抗測量方法，它的存在可謂是降維打擊。測出準確的阻抗值之後，就可以根據需求，對於固定工作頻率範圍的阻抗進行調整。矢量網絡分析儀還可以直接用於測量整個係統的反射、回波損耗等一係列參數，幫助射頻係統達到良好的工作狀態，可謂解放大腦的好幫手。

當然，完全杜絕反射，達到完美的阻抗匹配，在目前來說依舊是一件不可能的事情，茄子视频懂你更多APP隻能盡可能地去接近，去達到茄子视频懂你更多APP所能接受的那個點。