16、电路分析中的关键参数与特性表征

电路分析中的关键参数与特性表征

1. 阻抗S参数

1.1 最大功率传输与阻抗匹配

当源阻抗和负载阻抗互为共轭且实部相等时，源向负载传输的功率达到最大。若负载阻抗偏离这个最优值，负载所获得的功率将从最大值开始减小。

1.2 负载电压与电流分析

• 阻抗不匹配时 ：当负载和源导纳不匹配（$Z_L \neq Z_S$ 或 $Z_L = Z_S \pm \Delta Z$），负载电压 $v_L$ 和负载电流 $i_L$ 分别为：
  • $v_L = v_S\frac{Z_L}{Z_S + Z_L} = v_S\frac{2}{1 + \frac{\pm \Delta Z}{2(Z_S \mp \frac{\Delta Z}{2})}} = v_i + v_r$
  • $i_L = v_S\frac{1}{Z_S + Z_L} = v_S\frac{2Z_S}{1 - \frac{\pm \Delta Z}{2(Z_S \mp \frac{\Delta Z}{2})}} = i_i - i_r = \frac{1}{Z_S}(v_i + v_r)$
• 阻抗匹配时 ：当负载和源导纳匹配（$Z_L = Z_S$）且虚部为零，负载电压 $v_L$ 等于入射电压 $v_i$，反射电压 $v_r$ 为零；负载电流 $i_L$ 等于入射电流 $i_i$，反射电流 $i_r$ 为零。此时，反射电压和反射电流为零，负载获得最大功率；若不匹配，反射电压和反射电流不为零，会有功率损耗。
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