在調(diào)試高速電路時(shí)，我們常常會(huì)遇到信號(hào)波形畸變、過(guò)沖、振鈴或者系統(tǒng)輸出功率不足、靈敏度下降的問(wèn)題，這些問(wèn)題的背后，一個(gè)最常見且關(guān)鍵的原因就是——阻抗失配。當(dāng)發(fā)送端與傳輸線之間、傳輸線與接收端之間出現(xiàn)阻抗不匹配時(shí)，就會(huì)發(fā)生反射，這些反射信號(hào)會(huì)破壞原有的輸出信號(hào)，并疊加在原始輸出信號(hào)中，從而出現(xiàn)上述一系列問(wèn)題。
圖1 信號(hào)反射引起的畸變
本文將從原理出發(fā)，系統(tǒng)闡述阻抗匹配如何影響信號(hào)，以及如何在工程中實(shí)現(xiàn)匹配。
1、什么是阻抗？
阻抗是復(fù)數(shù)，用Z來(lái)標(biāo)識(shí)。Z=R+jX，其中實(shí)部為電阻，虛部為電抗，容抗和感抗合稱電抗。
在實(shí)際應(yīng)用中，信號(hào)源并不是一個(gè)理想的源，它也有阻抗；傳輸線有特性阻抗，特性阻抗由分布電感、電容決定，與長(zhǎng)度無(wú)關(guān)，當(dāng)信號(hào)波長(zhǎng)與導(dǎo)線長(zhǎng)度一樣時(shí)，導(dǎo)線視為傳輸線。
2、什么是阻抗匹配？
阻抗匹配的定義：信號(hào)源的阻抗=傳輸線的特性阻抗=負(fù)載阻抗，即
圖2 阻抗匹配示意圖
3、如何實(shí)現(xiàn)阻抗匹配？
L型匹配網(wǎng)絡(luò)
L型匹配網(wǎng)絡(luò)，顧名思義，是由兩個(gè)電抗元件（電感L和電容C）組成，其連接形狀像字母“L”。它的核心功能是在特定頻率下，將一個(gè)復(fù)數(shù)阻抗（如 R + jX）變換成另一個(gè)我們想要的阻抗（通常是純電阻，即系統(tǒng)的特性阻抗Z0，如50Ω）。
L型匹配方式一：左L，該匹配適用于Rs>RL。
圖3 左L匹配示意圖
L型匹配方式二：右L，該匹配適用于Rs<RL。
圖4 右L匹配示意圖
對(duì)于這兩種方式，可以分為L(zhǎng)s-Cp 低通形式，也可以采用Cs-Lp 高通形式
傳輸線匹配
常采用λ/4阻抗變換器，該傳輸線的特性阻抗Z0'滿足：
所以需要設(shè)計(jì)一段長(zhǎng)度為1.56cm、特性阻抗為70.7Ω的傳輸線匹配。
結(jié)合以上L型匹配和傳輸線匹配兩種方式，可以實(shí)現(xiàn)源與傳輸線之間，傳輸線與負(fù)載之間的阻抗匹配。
阻抗匹配在工程設(shè)計(jì)中非常重要，尤其是高速電路中，在確保功率傳輸效率、信號(hào)完整性和電磁兼容性三個(gè)方面有不可替代的作用。
