阻抗變換與匹配，在集總元件低頻電路中，負載阻抗與信源內阻抗的特定配合關係稱為阻抗匹配。存在兩種匹配條件：①負載阻抗等於信源內阻抗，這時信源輸出電壓可無失真地傳輸到負載。②負載阻抗等於信源內阻抗的共軛值，即它們的模相等而幅角之和為零，此時在負載上可獲得最大功率，稱為共軛匹配。若信源阻抗和負載阻抗均為純電阻（實阻抗），則這兩種匹配條件相同。
基本介紹
- 中文名：阻抗變換與匹配
- 學科：物理學
原則上以上的阻抗匹配條件也適用於微波電路，但在微波電路中信號源與負載之間通常以傳輸線或波導連線，信號通過傳輸線或波導的傳輸用波描述更為確切，電壓只具有等效的意義。這時需解決負載與傳輸線的匹配，使傳輸線上的信號無反射地傳輸到負載；也需解決信號源與連有負載的傳輸線的阻抗匹配問題，使信號源傳送最大功率給負載。在傳輸線兩端的連線處，阻抗匹配的解決要依靠阻抗匹配網路，也稱為阻抗變換器。
阻抗匹配網路為二端網路，為由集總元件構成的低頻網路，或由傳輸線或波導構成的微波網路，用以連線它兩端具有不同阻抗的傳輸線段或電路元件，以實現從一端到另一端的最佳信號傳輸。這是在無源或有源電路中使用得最多的一種電路元件。
以阻抗為ZL的負載與特性阻抗（實）為Z0的傳輸線之間的匹配連線為例，為實現傳輸線上的功率無反射地傳送到負載，要使用阻抗變換器將傳輸線負載端的阻抗從ZL變換為Z0。最簡單的變換方法是使用與傳輸線並聯或串聯的終端短路或開路的傳輸線短截線，在無耗情況下它們的阻抗為電抗性，藉助於阻抗圓圖找到接入位置和截線長度，可在設定的頻率點實現負載與傳輸線的匹配。使用多個短截線並利用計算機輔助設計可實現一定頻頻寬度內的阻抗匹配。
當負載阻抗為電阻性，可使用1/4波長阻抗變換技術實現負載與傳輸線的實特性阻抗的匹配。由於變換段的電長度隨頻率變化，1/4波長阻抗變換技術僅能在中心頻率附近很小的頻率範圍內實現阻抗匹配。當要求在寬頻率範圍內的阻抗匹配，必須使用多級1/4波長阻抗變換，相繼的變換段的特性阻抗只有小的改變。反射係數按二項式展開規律變化的，可獲得最平緩的通帶特性，稱為二項式阻抗變換器。反射係數按切比雪夫多項式規律變化的則得到等波紋的通帶特性和大得多的頻寬，稱為切比雪夫阻抗變換器。以阻抗緩慢變化的連續漸變段也可實現寬頻帶的阻抗變換。最常用的為阻抗按指數律變化的漸變式變換器。當切比雪夫阻抗變換器的段數無限增加而變換器的總長固定，這種變換器對於固定的變換器長度得到幅度最小的等波紋通帶特性，為漸變式阻抗變換器的最佳設計。
