问个弱智的阻抗匹配问题

12-13

通信系统中如果收到的功率是一定的，那么不是应该考虑最大功率传输效率吗？为什么
要阻抗匹配，只有50%的效率。阻抗匹配的概念是基于固定的源电压和源内阻得到最大
负载功率，但我们通常说的系统接受功率多少多少，而不是接受电压多少多少。难道是
说功率都是由相应的电压/50ohm得来的？实际上系统接收到的还是电压？

怎么会是 50% 的效率
天线比较难想象，你可以想象一条 1W 功率入射的 50 Ohm 半无限长传输线
当端接 50 Ohm 负载的时候，负载得到功率就是 1W，怎么会事 50% 的效率
天线也好，半无限长传输线也好，都只是网络端口外特性等价于一个 50 Ohm 的电压源，你计算效率这显然牵扯到网络内部的细节问题，两者并不能等价

1. 传输线不消耗功率吗？50接50，负载为什么不是0.5W
2. 1W+50ohm传输线的网络等效模型是10V电压源+50ohmRs？

1.这个问题，你可能需要补充一下微波技术的基础知识了。。。
  传输线本身是无耗网络，负载匹配的时候又没有反射功率，那么 1W 不消耗在 ZL 上，还
  能去哪呢？
2.1W+50ohm 传输线的端口等效模型是 14.14V 电压源 + 50 Ohm RS
  或者说，Vin 入射+50Ohm 传输线的端口等效模型是 2Vin 电压源 + 50 Ohm RS
  但是这个等效模型只能用来计算端口外特性，你不能拿它来计算效率

解释的很清楚了，我的明白
学了好多年微波射频，用的时候全忘了，好多基本概念还得从头捡起

多谢多谢！

微波信号是有反射的。负载大，反射可能很大。功率都反射回去了。
匹配就是让信号不反射，统统地留下。明白了吗？

我觉得lz混淆的不是射频和低频的问题,而是电源效率和最大功率传输的问题.
2.1W+50ohm 传输线的端口等效模型是 14.14V 电压源 + 50 Ohm RS
或者说，Vin 入射+50Ohm 传输线的端口等效模型是 2Vin 电压源 + 50 Ohm RS
但是这个等效模型只能用来计算端口外特性，你不能拿它来计算效率
阻抗匹配是保证最大功率传输的.即时在低频时(负载电阻和电源电阻相等或者共轭),也是成立的.

对的，阻抗匹配不只是射频的问题，低频也应该考虑
我糊涂的是电源效率和最大功率传输
简单的讲，电源效率越高，内部消耗越小，外部的负载获得的功率越大，但阻抗匹配只有
50%的效率，为什么获得最大功率。呵呵，我被自己绕进去了。。。。

例如
energy efficiency=P_Load/P_overall
所以P_Load=efficiency*P_overall，假设P_overall一定，阻抗匹配时
efficiency只有
50%，而负载开路或短路时efficiency=1，为什么不是效率为1时是P_Load最大，虽
然我
也知道负载开路或短路时收到的P_Load为0
不用仿真，无需数学，只要物理解释，我的知识盲点在哪？或者说我把什么混淆了？

你这里使用的P_overall是随着负载的不同而变化的。
不随负载变化的是exchageable power，指的是端接任意负载时负载所能获得的最大输出功率。

没错,退化成直流问题,
电源电压3v 内阻1ohm
短路时p_overall=3w,p_load=0w,
开路时p_load=p_overall=0w
R_load为1ohm时 p_load=2.25w p_overall=4.5w
仔细想想就知道了。

lz 主要混淆了两点
1) 比较明显的错误，就是你说的，给定某电源网络，ZL 变化时 p_overall 不是定值
2) 更有迷惑性的错误，就是：对于两个等效的电源网络，他们等效的只是端口特性
   相同，即端接同样的负载 ZL 时 ZL 上得到相同的功率，但不能用等效电源来讨论
   总功耗 p_overall 和效率 η。
   所谓天线匹配时的效率是 50%，犯的就是这个错误。将匹配天线等效成一个 Rs=50Ohm
   的电压源是没问题的，但是他们只是端口特性相同，你不能拿两者来计算效率，进
   而得出匹配天线效率 = 50% 的结论。
   这个问题同样可以用直流电路来说明：考虑一个1A/Rs=50Ohm 的电流源，和一个
   50V/Rs=50Ohm 的电压源，显然两者的端口特性是相同的。
   但是短接同样负载的时候，两者的 p_overall 显然不同。例如当接短路负载的时候
   电流源的 p_overall=0W，电压源的 p_overall=50W。而接开路负载的时候，电流
   源的 p_overall=50W，电压源的 p_overall=0W

不错，这个解释perfect。具体的电源效率问题得具体分析。只是端口对负载等效而已。
天线也是如此，对于偶极子，如果匹配的话，一半被负载吸收，另外一般被再辐射出去。但是对于任意天线，这个效率跟RCS有关。

嗯，克劳斯的书上也是这么说接收天线的被动辐射的。
但有一点没有想明白，对理想匹配的天线而言，发射时从端口进入的导行电磁波完全被
辐射至自由空间
但接收时，如果待接收的波场型与发射时完全相同，天线会产生反射么，想想可逆性

但接收时，如果待接收的波场型与发射时完全相同，天线会产生反射么，想想可逆性

这个完全相同在物理上如何实现呢？如果是理论上的，我觉得，天线不会有散射和在辐射的，可理解为天线和空间来波的空间匹配。

嗯，只是理论上的讨论
考虑实际接收的电磁波，都可以近似等效成为均匀平面波，所以不存在完全相同的说法

这个定理本身就是坑跌啊。完全用数学验证的。

解释的很清楚了，我再问两个唐僧问题，呵呵
1. 可以这么说吗：转换效率的前提是总功率P_overall一定，最大功率传输的前提是
源电压Vs一定。
2. 天线那个例子，如果说一个内阻Rs的天线收到P的功率，并且假设天线的增益是G，
   a. 是否天线的输出功率=P*G?
   b. 是否可以将天线的等效网络模型用Vs和Rs表示，其中Vs^2/(Rs+RL)=P*G, RL
为天线负载?
如果上面正确的话，那在这个case里，Vs是随RL变化的，而总功率一定，为何还要考
虑阻抗匹配（其前提是Vs一定）？

你们说的P_overall是怎么定义的?

看你前面回了一篇贴里提到“反射最小的时候，功率最大传输”
那我问一个问题，源Zs=25 经过 1/4波长传输线(Z0=50) 后面接负载ZL=100欧姆
这个时候源端和负载端都有反射吗？功率是最大传输吗？

最大传输成立
不知道你想说什么
事实上传输线上每个位置的阻抗都是共轭匹配的

但此时显然传输线上每个位置两个方向都有反射啊
你所说的“反射最小的时候，功率最大传输”显然就不对了
我见过不少人都认为额定功率就是入射功率，负载不共轭时得到的功率小于这个值是因为有反射
而且还写出反射系数是(ZL-Zs)/(ZL+Zs)。。。
要么我对你的回帖理解错误，因为我感觉你好像是这么认为的。。。

说的是两回事吧
把波形分成入射和反射两部分，每部分的v和i比值相等，可以认为有反射波存在。
事实上，真正的波形就是向前走的能量波，这时候反射波的存在会产生驻波。
驻波导致的结果是虽然这个频率能量可以传输过去，但是带宽会变窄。
50ohm负载+50ohm传输线，带宽基本是无限的，这个就不行。
共轭阻抗计算的实功率传输，是负载消耗的功率，所以结果跟上面的观点不同，每个位置去看负载，都没有反射。

上文我修改过。。。你可以重新读一下
你应该确实是属于那种认为“共轭匹配”等价于“没有反射”的一部分人。
上面那个例子中，传输线里有驻波存在，传输线上处处反射系数不等于0
但确实是共轭匹配，最大功率传输
“驻波导致的结果是虽然这个频率能量可以传输过去，但是带宽会变窄。”
“50ohm负载+50ohm传输线，带宽基本是无限的”
你这个表述也太似是而非了。。。

还是ads把，看结果
跟理解的是不是一致

阻抗匹配是为了负载上得到最大功率，但不表示此时效率也最大

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