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1／4波长阻抗变换器的分析

1/4波长阻抗变换器的分析

摘要：阻抗匹配网络已经成为射频微波电路中的重要组成部分，主要是由于匹配使得电路中的反射电压波变少，从而损耗减少。同时，匹配网络对器件的增益，噪声，输出功率还有着重要的影响。在微波传输系统，它关系到系统的传输效率、功率容量与工作稳定性，关系到微波测量的系统误差和测量精度，以及微波元器

件的质量等一系列问题。本文讨论了传输线的阻抗匹配方法，并着重分析了4

λ阻抗变换器的优点。

阻抗变换器，并举例说明了多节4

关键字：阻抗匹配;匹配网络；匹配方法，阻抗变换器

1引言

传输理论指出，通常情况下，传输线传输的电压或电流是由该点的入射波和反射波叠加而成的，或者说是由行波和驻波叠加而成的。

在由信号源及负载组成的微波系统中，如果传输线和负载不匹配，传输线上将形成驻波。有了驻波一方面使传输线功率容量降低，另一方面会增加传输线的衰减。如果信号源和传输线不匹配，既会影响信号源的频率和输出功率的稳定性，又会使信号源不能给出最大功率、负载又不能得到全部的入射功率。因此传输线一定要匹配。

匹配可分为始端匹配和终端匹配。始端匹配是为了使信号源的输出功率最大，采用的方法是共轭匹配；终端匹配是为了使传输线上无反射波，使传输功率最大，采用的方法是阻抗匹配。

2.匹配理论 2.1共轭匹配

共轭匹配的目的是使信号源的功率输出最大，这就要求传输线信号源的内阻和传输线的输入阻抗互成共轭值。

假设信号源的内组为g g g jX R Z +=，传输线的输入阻抗为in in in jX R Z +=，如图1.1所示。则

in Z Z 即

g in g in X X R R -==,

图1.1 共轭匹配

满足共轭匹配条件的信号源输出的最大功率为：

g g g

g R E R R E P 84212

2max

== 2.2无反射匹配

无反射匹配的目的是使传输线上无反射波，即工作于行波状态。需要使信号源内阻及负载阻抗均等于特性阻抗，即0Z Z Z L g ==

实际中传输线的始端和终端很难做到无反射匹配，通常在信号源输出端接入隔离器以吸收反射波，而在传输线与负载之间使用匹配装置用来抵消反射波。

图1.2无发射匹配

隔离器又称单向器，是非互易器件，只允许入射波通过而吸收掉反射波，使信号源端无反射, 以稳定信号源的工作状态。

2.3阻抗匹配的方法

阻抗匹配的方法是在负载与传输线之间接入匹配器，使其输入阻抗作为等效负载与传输线的特性阻抗相等。

信号

隔离

匹配

负载

图1.3 阻抗匹配

匹配器是一个两端口的微波元件，要求可调以适应不同负载，其本身不能有功率损耗，应由电抗元件构成。

匹配阻抗的原理是产生一种新的反射波来抵消实负载的反射波(二者等幅反相)，即“补偿原理”。

常用的匹配器有4λ阻抗变换器和支节匹配器。本文只介绍4λ阻抗变换器。

2.3.1 4λ阻抗变换器

4λ阻抗变换器由一段特性阻抗为01Z 的4λ传输线构成。如图4所示，

图1.4

4λ阻抗变换器

假设负载为纯电阻，即L L R Z =。则有：

L L in R Z jR Z jZ R Z Z 2

010101)4tan()4tan(=

?+?+=λβλβ 为了使0Z Z in =实现匹配，则必须使

L R Z Z 001=

由于无耗线的特性阻抗为实数，故4λ阻抗变换器只能匹配纯电阻负载。若当L L L jX R Z +=为复数时, 根据行驻波的电压波腹和波节点处的输入阻抗为纯

Z ~

L R Z =

组：

　0in 0max ,KZ R Z R m ==ρ 可将4λ阻抗变换器接在靠近终端的电压波腹或波节点处来实现阻抗匹配。若4λ线在电压波腹点接入，则4λ线的特性阻抗为：

ρρ00001Z Z Z Z =?=

若4λ线在电压波节点接入，则4λ线的特性阻抗为

00001Z K Z KZ Z Z =

=?=

单节4λ阻抗匹配器的主要缺点是频带窄。

当工作波长为 l0 时，40λ=l , 对单一工作频率0f ，当R Z Z 001=可实现匹配，即0Z Z in =。当工作频率'f 偏离0f 时，0'0,2

,4Z Z l l in ≠≠

≠=π

βλλ。

0≠Γ，而是：

0101010

010101

0tan tan tan tan Z l

jR Z l jZ R Z Z l

jR Z l

jZ R Z Z Z Z Z in in +++-++=

+-=Γββββ

图1.5

4λ阻抗变换器示意图

把R Z Z 02

01=代入得：

R Z j Z R Z R βt a n 2)(000

++-=

Γ （1）

Z ~

00sec 211

???

? ??-+=

ΓθZ R RZ （2）

在中心频率附近：

2242'00'π

πλλλλπβθ→??

? ?????? ??=?==l

则 ∞→θs e c 从而

θcos 200R

Z Z R -≈

Γ （3）

当0=θ，相当于0=l ，此时阻抗变换器不存在，Γ最大。

0max Z R Z R +-=

Γ （4）

由(3)、(4)可画出Γ随θ(或 f )变化的曲线 , 曲线作周期为π的变化。设允许m Γ≤Γ，则其工作带宽对应于θ?限定的频率范围。由于θ偏离2π时Γ曲线急剧下降, 故工作带宽很窄。

图1.6 单节4λ变换器的带宽特性

当m Γ=Γ时, 则通带边缘上的θ值为m θθ=1、m θπθ-=2，且由式(2)，有

)

(12arccos

0Z R R Z m m m -Γ-Γ=θ

通常用分数带宽q W 表示频带宽度，q W 与m θ有如下关系

m m m q f f f W θπ

πθθπθθ?4

22)(012012-=--=-=-=

对于单一频率或窄频带的阻抗匹配而言，一般单节4λ阻抗变换器提供的带宽能够满足要求。但若要求在宽带内实现阻抗匹配，就必须采用双节、三节或多节4λ阻抗变换器。

2.3.2多节4λ阻抗变换器

多节4λ阻抗变换器是由许多长度相同（在中心频率上是41波长）、特性阻抗不等的均匀传输线所构成的。各传输线特性阻抗呈阶梯变化，阶梯上的反射在输入端相互抵消，只要阶梯阻抗变换变化的足够慢，就能保证足够的带宽匹配。

对于一阶阻抗变换器如图

图1.7 单节4λ阻抗变换器

由上文所述知，特性阻抗01Z 为，L R Z Z 001=

对于2节网络如图

图1.8 二节4λ阻抗变换器

同理可得

???

???===L in in in R Z Z Z Z Z Z 2

022

1 由上式消去1in Z 和2in Z 后可得

00201Z Z R Z L =

对于3节网络，如图

图1.9 三节4λ阻抗变换器

则同理可得

???

????====L in in in in in R

Z Z Z Z Z Z Z Z Z 2

03332

02202

201

从式中消去1in Z 、2in Z 和3in Z 后可得

L R Z Z Z Z 0020301=

对4节网络,如图

图2.1 四节4λ阻抗变换器

??????

????=====L in in in in in in in R Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z 204

022022

1 从上式消去1in Z 、2in Z 、3in Z 和4in Z ，整理得

004020301Z Z Z R Z Z L =

由以上同理可得

对于5节网络，有

L R Z Z Z Z Z Z 00402050301=

对于6节网络，有

0060402050301Z Z Z Z R Z Z Z L =

……

由以上可以归纳以下公式：

∏∏+=+=-=2

021

2.,n i n i L i i n R Z Z Z

为奇数

∏∏==-=2

021

2.,n i n i i L i n Z Z R Z

为偶数

对归纳公式的证明

证明：当1=n 时，公式成立。假设：当k n =时，公式也成立，即

?????

??????==

==L k

ink in in in in R Z Z Z Z Z Z Z Z Z 2

032

022022

1 成立。

当1+=k n 时，有

???

?=====+++L k ink ink k

ink

in in in in R

Z Z Z Z Z Z

Z Z Z Z Z Z 22011

032

02202

201

1 从上式中从下往上逐个消去ini Z ()1,2,3,,,1 k k i +=，即可得到结论公式，即

1+=k n 时，公式也成立，故得证。

3关于阻抗匹配的思考 3.1 阻抗匹配的作用

(1) 匹配时传输功率最大，功率损耗最小； (2) 阻抗匹配可改善系统的信噪比；

(3) 功率分配网络(如天线阵的馈源网络)中的阻抗匹配将降低幅度和相位的误差；

(4) 阻抗匹配可保持信号源工作的稳定性；

(5)阻抗匹配可提高传输线的功率容量(K Z U P br

br ?=

21)。 3.2 4λ阻抗匹配器的应用举例

例：已知一传输线的特性阻抗为0Z ,负载为016Z R Z L L ==，则：

（1）如果用一段4λ线实现匹配，求：该段线的特性阻抗01Z 为多少，反射系数12Γ为多少？

（2）如果用三段4λ线实现匹配，求：每段线的特性阻抗n Z 0为多少，反射系0数n 2Γ为多少？

解：（1）由式

L Z Z Z 001=

代入初始条件016Z R Z L L ==，得：

0014Z Z =

则，反射系数为：

4400000010012=+-=+-=

ΓZ Z Z Z Z Z Z Z

（2）由式子 ???

????====L in in in in in Z

Z Z Z Z Z Z Z Z Z 2

0333

022022

代入初始条件016Z R Z L L ==，得：

o Z Z Z Z 0203014=

01Z 、02Z 及03Z 的取值有多种情况：

若取0012Z Z =、0024Z Z =、0038Z Z =，则可得：

22000000100112=+-=+-=ΓZ Z Z Z Z Z Z Z

24240000010201022

=+-=+-=

ΓZ Z Z Z Z Z Z Z

48480000020302032

=+-=+-=

ΓZ Z Z Z Z Z Z Z

由结果知，多节4λ阻抗变换器将反射分摊到各级，这样就使各级的反射都不大，降低了对传输线参数需求。

此方法会是利用4λ线的反射来抵消L Z 的反射，则入射波和反射波将会叠加，这就会引起电压和电流波腹升高。电压波腹升高会导致负载击穿，造成全反射；电流波腹升高产生大量的热使线烧断。

前面介绍了传输线阻抗匹配的基本原理和常用的匹配方法。应当指出，匹配的方法和匹配器的形式是很多的，应该根据实际情况具体分析采用。同时应明确阻抗匹配的重要，在设计时应注意。

这篇论文的完成，首先应归功于任课老师。他对该论文从选题，构思到最后定稿的各个环节给予细心指引与教导,使我得以最终完论文。在学习中,老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模，老师的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神，将永远激励着我。其次要感谢黄河科技学院图书馆，它为我提供了大量资料和数据，使论文得以顺利完成。另外还得感谢我的同学，在写作的过程中给我提供了一些宝贵的资料和建议！

参考文献

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[4] 谢处方.电磁与天线.北京：人民出版社，1962.

[5] 黄宏嘉.微波原理.北京：科技出版社，1983

[6] R.E.Collin.微波工程基础.北京：人民邮电出版社，1981

扬声器特性

低音扬声器详解威威低音扬声器详解作者：宋小威（网名：威威）首先我们先看看低频扬声器的基本结构。图一是低音扬声器的构造图：扬声器构造Array 重点谈谈扬声器的关键部件——振膜。振膜俗称：纸盆在扬声器中，振膜对音质有至关重要的影响。其关键技术就在这张“纸”上！对振膜的要求包括以下三个方面（一）从稳态振动方面考虑：从稳态振动方面考虑，对振膜的基本要求在物理特性方面有如下三条：（1）要求扬声器重放频带尽可能宽。此时要求弹性率E/ρ尽量大。这里的E代表振膜材料的弹性模量，指材料应力增量与应变增量之比，也叫做：“杨氏模量”。度，都会提高频率上限。（2）要求扬声器失真小，因此要求振膜的弯曲刚性大。这就要求振膜质地坚挺，尽量减小振膜的分割振动。对于振膜来说，在输入到扬声器的频率较低时，可

活塞振动。随着频率的升高，从振膜中部到边缘的振动传播时间就不能忽略不计了。这时就不能认为它是一个活塞，而是要分割成若干部分，每部分以不同振幅低音扬声器不是不能发出高音，而是高音集中在扬声器的中部。越是高频越是集中在中部。由于高频的振动集中在中部，所以高频的辐射角度很小。早期的双纸一个小的纸盆，使高音通过这个小纸盆发出，它起到增加高频辐射角度的作用。（3）要求振膜有适当的内阻尼。内阻尼也叫内摩擦，是指材料在受到不断涨落的应力后，机械能转化为热能的现象。（二）从瞬态振动方面考虑：如果一个脉冲信号加到扬声器上，起始阶段，扬声器振动也不会马上响应，要有一个上升时间。而终止信号后，扬声器的振动不会马上停下来，要有一个滞后过称之为“前沿瞬态响应”和“后沿瞬态响应”。这两个瞬态响应与振膜的材料有密切的关系。同时它与连接扬声器功放的阻尼系数也密切相关。（三）从可靠性角度考虑：（1）防潮性能：扬声器可能工作在潮湿的环境，要求振膜具有防潮性能。（2）湿强度性能：纸制振膜在潮湿、水浸的条件下，强度会大幅度降低。因此要求此类振膜具有湿强度性能。（3）防霉性能：要求振膜材料具有防霉变性能。（4）其他：外观色泽令人感觉舒适、经久耐用。以下是扬声器的各项指标简述： 1.额定阻抗Z 扬声器的阻抗是一个感性加容性加直流电阻的矢量和。对于交流信号而言，它的阻抗是随着频率变化而变化的，其典型的阻抗曲线如图二所示。阻抗最小值即为额定阻抗值。它是计算分频器和放大器输出功率的主要依据。 2.音圈直流电阻用Re表示。音圈的直流电阻均比额定阻抗小，一般为额定阻抗的0.85倍左右。例如：8Ω的扬声器的直流电阻为：Re=8×0.85=6.8Ω 3.谐振频率fo谐振频率指的是扬声器在自由声场中低频段阻抗值达到最大值的时候所对应的频率（见图二）fo的值与扬声器的口径及音圈的长度有关，口径大音圈、长冲程的fo一般都比较低。低音扬声器的fo一般都在18-80Hz的范围内。 4.总Q值Qts 它反映了扬声器fo附近的振动系统的阻尼状态，是决定扬声器低频特性的重要参数。 5.谐振阻抗Zmax 谐振阻抗指的是扬声器fo处的阻抗值。

正确认识音响中的阻抗

消费者在选购前级、后级扩大器时，常会询问它的输入阻抗、输出阻抗及输出内阻是多少？功率和驱动能力有多强？胆机好还是晶体管机好？桥接又如何？选购扬声器时也想了解它的功率、效率、阻抗等等感觉似是而非的问题。首先从阻抗谈起。阻抗是音响是最常看到的字眼了，那么它到底是指什么呢？阻抗与电阻的概念不是完全一样的。阻抗就是电阻加电抗，详细地说，就是电阻、电容抗、电感抗在向量上的总和。在相现电压下，阻抗越高电流越小，阻抗越低电流越大。一般音响器材常提到阻抗的地方有：扬声器的阻抗，前后级放大器的输入阻抗，前级的输出阻抗，（后级经常不称作输出阻抗，而称输出内阻），信号导线的传输阻抗等。若说到器材内部电子线路及零件和各部分阻抗那就复杂了在此只介绍有关音响器材标称的阻抗具有什么实质意义。 1、扬声器的电阻抗现在先从扬声器的阻抗谈起。目前，世界各国的扬声器厂家每天都在制造出千万只品种与性能各异的扬声器，以满足日益增长的Hi-Fi市场与AV市场的需要，但扬声器的标称阻抗却都遵循4Ω，8Ω，16Ω，32Ω这样一个国际化的标准系列。这代表了什么呢？这代表了扬声器谐振频率的峰值fo至第2个共振峰fr之间呈现的最低阻抗值，如图1所示，实际上扬声器构成的输出线路是一个带电抗的电阻，只不过它的电阻随播放音乐的频率而变，这个动态的电阻就称为阻抗，它可不是一个常数值，而是随频率的不同而不同，甚至可能会起伏得很厉害，可能在某频率高到十几Ω或二十几Ω，也可能在某频率低到1Ω或以下。当后级输出一固定电压给扬声器时，依照欧姆定律，4Ω的扬声器会比8Ω的扬声器多流过一倍的电流，因此如果你会计算功率的话，你就会明白为何一部8Ω输出100W的晶体后级，在接上4Ω扬声器时会变成200W了。当然除非特殊需要，没有一个扬声器的设计专家会冒天下众多音视器材阻抗匹配要求之大不韪，设计出类似于2.5Ω，5Ω，10Ω，15Ω这样非标称阻抗系列的扬声器供应市场。谁都知道一个二单元的音箱91个高音2个低音0通常都采用1只8Ω的高音单元和2只4Ω的低音单元串联组成，或者用1只8Ω的高音单元和2只16Ω的低音单元并联组成，以达到整个音箱的8Ω输入阻抗与功率放大器8Ω输出阻抗相匹配；但不一定每个人都知道扬声器的标称阻抗是随频率而变化的对数曲线。其阻抗公式由下式表示： Zr=R+jwL+（BL）2Ym Zr——扬声器的电阻抗 R，L——扬声器音圈的等效电阻与电感（BL）2Ym——力学系统产生的“动生电阻抗” 从图1中可以看出。在频率fz处就是扬声器的标称阻抗，在频率fo处扬声器的阻抗最大；在其它频率时扬声器的阻抗变化跌荡起伏。当频率小于fo时，扬声器的阻抗会趋向偏低，目前市售的扬声器几乎都是如此。一般来说，低频从数十赫兹到数百赫兹这一段，扬声器的阻抗达到最低点，这时要求功率放大器输出足够大的电流才能满足扬声器圆满工作的要求，产生既有低频又有力度的震撼效果来。这在发烧友播放动态激烈的LD盘或低频丰满的VCD，CD盘时均可以十分明显地体会出来。因此不同型号的扬声器对功率放大器的吃电流能力也不同，吃电流能力大的扬声器，即使2×100W以上功率的放大器在低频段重放时，也不能正常工作、往往出现失真。即使不出现失真，扬声器也刚刚达到启动工作状态，没有足够的电流能量使其进入最佳工作状态，它的低频必然会苍白无力，没有厚度；同时由于电流能量不够，也使扬声器振膜的振动速度跟不上频率变化的速度。这在当前，不少发烧友把原来只适用于Hi-FI发烧的扬声器去充当家庭影院专用扬声器时，上述这些情况就是有发生了。

4.3负阻抗变换器

4.3负阻抗变换器的应用实验报告要求 1.（1）RL=500Ω RL=500Ω U1/V 0.5 1 1.5 2 2.5 3 -R 的平均值(Ω) UR1/V -1.04 -2.02 -3.04 -4.04 -5.06 -5.6 -499.0124542 I1/mA -1.04 -2.02 -3.04 -4.04 -5.06 -5.6 -R/Ω -480.7692308 -495.049505 -493.4210526 -495.049505 -494.0711462 -535.7142857 RL=1000Ω U1/V 0.5 1 1.5 2 2.5 3 -R 的平均值（Ω） UR1/V -0.5 -0.98 -1.48 -1.97 -2.47 -3 -1010.215975 I1/mA -0.5 -0.98 -1.48 -1.97 -2.47 -3 -R/Ω -1000 -1020.408163 -1013.513514 -1015.228426 -1012.145 749 -1000

2.负内阻的电压源的伏安特性曲线 Rs=30 0Ω RL/Ω 3 5 7 9 15 30 70 90 无穷 U2/V 5.48 5.24 5.15 5.07 5.03 4.99 4.95 4.94 4.93 UR2/V -1.85 -1.04 -0.74 -0.33 -0.23 -0.16 -0.06 -0.02 -0.01 I2/mA 1.85 1.04 0.74 0.33 0.23 0.16 0.06 0.02 0.01 Rs=1k Ω RL/Ω 3 5 7 9 15 30 70 90 无穷 U2/V 7.39 6.16 5.74 5.54 5.27 5.09 4.99 4.97 4.92 UR2/V -2.46 -1.23 -0.82 -0.61 -0.35 -0.17 -0.07 -0.06 0 I2/mA 2.46 1.23 0.82 0.61 0.35 0.17 0.07 0.06

阻抗变换

1变压器的简介变压器是利用电磁感应原理传输电能或电信号的器件, 它具有变压、变流和变阻抗的作用。变压器的种类很多, 应用十分广泛。比如在电力系统中用电力变压器把发电机发出的电压升高后进行远距离输电, 到达目的地后再用变压器把电压降低以便用户使用, 以此减少传输过程中电能的损耗; 在电子设备和仪器中常用小功率电源变压器改变市电电压, 再通过整流和滤波, 得到电路所需要的直流电压; 在放大电路中用耦合变压器传递信号或进行阻抗的匹配等等。变压器虽然大小悬殊, 用途各异, 但其基本结构和工作原理却是相同的。 1.1变压器的工作原理变压器的功能主要有：电压变换；阻抗变换；隔离；稳压（磁饱和变压器）等，变压器常用的铁心形状一般有E 型和C 型铁心。变压器是利用电磁感应原理将某一电压的交流换成频率相同的另一电压的交流电的能量的变换装备。变压器的主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组，如图（1）所示。一个绕组接电源，称为原绕组（一次绕组、初级），另一个接负载，称为副绕组（二次绕组、次级）。原绕组各量用下标1表示，副绕组各量用下标2表示。原绕组匝数为1N ，副绕组匝数为2N 。图（1）变压器结构示意图

当一次绕组两端加上交流电压u 1时，绕组中通过交流电流i 1，在铁心中将产生既与一次绕组交链，又与二次绕组交链的主磁通φ。 m 1144.4? ? Φ-=f N j E （1-1-1） 1111.1111.)(? ??+-=++-=I Z E I jX R E U （1-1-2） m 2244.4? ? Φ-=f N j E （1-1-3） 2222. 2222. )(? ? ? -=+-=I Z E I jX R E U （1-1-4） k N N E E U U ===2 1 2121 （1-1-5） k U U 1 2= （1-1-6）说明只要改变原、副绕组的匝数比,就能按要求改变电压。 1.1.2 电流变换变压器在工作时，二次电流2I 的大小主要取决于负载阻抗模|1Z |的大小，而一次电流 1I 的大小则取决于2I 的大小。 012211? ??=+I N I N I N （1-2-7） K I I U U I 22121== （1-2-8）说明变压器在改变电压的同时,亦能改变电流。

扬声器参数

扬声器参数讲解 1.RMSE-free：此为所测得的参数值反推阻抗曲线，并以此估之阻抗曲线和原测得之阻抗曲线作一误差平方和的计算，故此值愈大，表示所测得的参数愈不可靠，须重新检测测试程序及接法. 2.Fs：即Fo，最低共振频率，这个参数决定了扬声器声音重现的低频界限，它决定于扬声器振动系统的等效质量和等效力顺，即Fs=(1/2)(MmsCms)-1/2 2.1增加边的硬度可提高Fs，增加弹波的硬度可提高Fs。 2.2增加等效振动质量，即增加边，胴体，音圈，弹波，中心胶，防尘盖和加大口径(即空气负载)的重量，均可降低Fs。 3.Re：线圈的直流阻抗，Re=*L/S：音圈导线的电阻率，L：音圈导线的长度，S：音圈导线的横截在积。 Zmax：扬声器阻抗曲线上的峰值阻抗 Ro=Zmax/Re 4.Res：电气系统的等值电阻值。Res=Zmax-Re=(Bl)2/Rms Rms：支撑系统的等效力阻。 4.1改变振动系统的力阻，如在管材，鼓纸和T铁上打孔或将弹波的材质改稀，或将含浸浓度降低，或增加鼓纸的刚性(将鼓纸纤维打短打细以压得更紧)，或改软振动系统，盆架的窗口改大，可提高Res。 4.2增加BL值可提高Res(对Res影响最大)Rms为振动系统的力阻。 4.3随喇叭口径的增加而降低(增加了sd值)，Rmr为幅射力阻，面积越大其值越大。 5.Qms：机械系统的阻尼系数。Qms=o*Mms/Rms，Rms=(Bl)2/Res. 5.1改变振动系统的力阻，如在管材，鼓纸和T铁上打孔或将弹波的材质改稀，或将含浸浓度降低，或增加的鼓纸的刚性(将鼓纸纤维打短打细以压得更紧)，或改软振系统，盆架的窗口改大，可提高Qms。 5.2增加等效振动质量，即增加边，胴体，音圈，弹波，中心胶，防尘盖和加大口径(即空气负载)的重量，均可提高Qms. 5.3改变音圈管材材质(Kapton比aluminum高，til比kapton高) 5.4增加喇叭的Fs值可提高Qms。 6.Qes：电器系统的阻尼系数。Qes=o*Mms/((Bl)2/Re)。 6.1增加等效振动质量即增加边，胴体，音圈，弹波，中心胶，防尘盖和加大口径(即空气负载)的重量，均可提高Qes。 6.2增加DCR值可提高Qes。 6.3降低Bl值可提高Qes，Bl值对Qes的影响最大。 6.4增加喇叭的Fs值可提高Qes。 7.Qts(喇叭总的阻尼系数)。机械系统加上电气系统的总阻尼系数，扬声器的低频特性决定于扬声器的谐振频率Fo和总阻尼系数Qts.，Qts值的大小决定了低频响应的形状，Qts参数是音箱设计的重要参数。1/Qts=1/Qms+1/Qes或Qts=Qes*Qms/(Qes+Qms) 7.1改变振动系统的力阻，可提高Qts,BL上升则Qts下降。 7.2增加等效振动质量，可提高Qts。 7.3增加BL值可降低Qts(对Qts影响最大) 8.L1：理想电感，音圈未通电时的电感。 8.1增大音圈线径或增大音圈芯数或T铁增加铜帽，或将音圈线由铜线改为铝线，可降低L1。 8.2增大音圈层数，或改音圈管材由纸管变为铝管，可提高L1。 9.L2：音圈通电后所测得的电感，L2随L1的增加而增加。 10.Mms：扬声器振动系统等效质量，包括空气负载。Mms=Mmd+Mmr Mms：扬声器振动系统质量，包括音圈和振动膜，防尘盖及弹波和胶水的质量. Mmd：空气负载质量，Mmr=2.67a3或0.5658 Sd3 10.1鼓纸越重，音圈越重，中心胶越多，鼓纸外径越大，防尘盖越大越厚，弹波越密越厚，锦丝线越粗，均可提高Mms。 11.Cms：振动系统的弹性，指系统施以每牛顿力将可产生的位移。 11.1 Fs越大(即边材越厚，越硬，弹波越硬)Cms越小。(最明显). 11.2减小振动系统的力阻，Cms越大。(不明显). 12.Vas：等效容积。Vas=oCo2Cms o为空气密度，取1.18Kg/m3；Co为常温下声速度，取345m/s 12.1与sd的平方成正比，即增加振动面积即可增加Vas。

微带功率分配器--微带阻抗及隔离电阻值

设计资料微带功率分配器设计方法 1. 功率分配器论述： 1.1 定义：功率分配器是一种将一路输入信号能量分成两路或多路信号能量输出的器件，也可反过来将多路信号能量合成一路输出，此时也可称为合路器。 1.2 分类： 1.2.1功率分配器按路数分为：2路、3路和4路及通过它们级联形成的多路功率分配器。 1.2.2功率分配器按结构分为：微带功率分配器及腔体功率分配器。 1.2.2根据能量的分配分为：等分功率分配器及不等分功率分配器。 1.2.3根据电路形式可分为：微带线、带状线、同轴腔功率分配器。 1.3 概述：常用的功率分配器都是等功率分配，从电路形式上来分，主要有微带线、带状线、同轴腔功率分配器，几者间的区别如下：（1）同轴腔功分器优点是承受功率大，插损小，缺点是输出端驻波比大，而且输出端口间无任何隔离。微带线、带状线功分器优点是价格便宜，输出端口间有很好的隔离，缺点是插损大，承受功率小。（2）微带线、带状线和同轴腔的实现形式也有所不同：同轴腔功分器是在要求设计的带宽下先对输入端进行匹配，到输出端进行分路；而微带功分器先进行分路，然后对输入端和输出端进行匹配

F面对微带线、带状线功率分配器的原理及设计方法进行分析。 2.设计原理： 2.1分配原理：微带线、带状线的功分器设计原理是相同的，只是带状线的采用的是对称性空气填充或介质板填充，而微带线的主要采用的是非对称性部分介质填充和部分空气填充。下面我们以一分二微带线功率分配的设计为例进行分析。传输线的结构如下图所示，它是通过阻抗变换来实现的功率的分配。图1：一分二功分器示意图在现有的通信系统中，终端负载均为50 Q,也就是说在分支处的阻抗并联后到阻抗结处应为50Q。如上图匹配网络，从输入端口看Z in 二Z o =50"，而Z in 二Z ini〃Z in2 =50^，且是等分的，所以Z ini = Z jn2 , ①处Z ini、②处Z. 2的输入阻抗应为100Q，这样由①、②处到输出终端50Q 需要通过阻抗变换来实现匹配。 2.2阶梯阻抗变换: 在微波电路中，为了解决阻抗不同的元件、器件相互连接而又不使其各自的性能受到严重的影响，常用各种形式的阻抗变换器。其中最简单又最常用的四分之一波长传输线阶梯阻抗变换器（图2）。它的特性阻抗Z1为待匹配的阻抗 \—Z0 Z1 Z2 ________________ I \

通用阻抗变换器在有源滤波器中的应用.

通用阻抗变换器在有源滤波器中的应用引言在音频系统中，为了避免因采用半导体或其它有源器件带来的非线性和频率特性畸变，保证实现平坦而宽阔的高频响应，通常选用分立元件构成的滤波器来满足DSD（直接数据流）对频率带宽的苛刻要求。而在分立元件有源滤波器的设计与实现过程中，通常要寻找大量数值不同、但精度要求十分严格的元件又非常困难。而采用通用阻抗变换器（GIC）由于电路中只有固定电阻和电容，利用若干个可变数值电阻即可完成电路设计，所以实现起来异常方引言在音频系统中，为了避免因采用半导体或其它有源器件带来的非线性和频率特性畸变，保证实现平坦而宽阔的高频响应，通常选用分立元件构成的滤波器来满足DSD（直接数据流）对频率带宽的苛刻要求。而在分立元件有源滤波器的设计与实现过程中，通常要寻找大量数值不同、但精度要求十分严格的元件又非常困难。而采用通用阻抗变换器（GIC）由于电路中只有固定电阻和电容，利用若干个可变数值电阻即可完成电路设计，所以实现起来异常方便。下面就将其具体设计及应用方法加以详细分析。该方法中的l／S变换实现法可用于设计低通滤波器，而S变换实现法则可用于设计高通滤波器。 1 通用阻抗变换器通用阻抗变换器（GIC）的典型电路如图1所示，其驱动点阻抗ZIN可以表示为：如果把Z4变换为阻抗为1／SC（其中S=jω）的虚拟元件，其它元件为电阻，则驱动点的阻抗为：这样，该阻抗即与频率成正比，它相当于一个电感，可计算其电感值为：如果引入两个电容取代Z1和Z3，而Z2、Z4、Z5仍为电阻，则驱动点的阻抗表达式可变为：可见，该阻抗正比于1／S2，可称为D元件。它的驱动点阻抗为：

阻抗变换器的设计与仿真

摘要射频设计的主要工作之一，就是使电路的某一部分与另一部分相匹配，在这两部分之间实现最大功率传输，这就需要在射频电路中加入阻抗变换器从而达到阻抗匹配的目的。本文介绍了一种中心频率为400MHz、频宽为40MHz的50～75欧姆T型阻抗变换器的设计与仿真过程。文中概述了射频阻抗变换器的种类、用途及发展。在分析了阻抗匹配理论基本知识的基础上，论述了射频阻抗变换器的设计过程，然后通过ADS软件进行设计和仿真,并对仿真结果进行了分析总结。关键词:射频；阻抗匹配；阻抗圆图；VSWR（电压驻波比）；ADS 目录摘要 (1) ABSTRACT................................................ 错误！未定义书签。第一章引言 (2) 1.1 概述 (2) 1.2 射频阻抗变换电路的类型 (2) 1.3 射频阻抗变换器的用途 (2) 1.4射频阻抗变换器设计的发展 (3) 第二章基本原理 (3) 2.1 阻抗匹配 (3) 2.2 史密斯圆图 (4) 2.2.1 等反射圆 (4) 2.2.2 等电阻圆图和等电抗圆图 (5) 2.2.3 Smith圆图（阻抗圆图） (7) 2.3 电压驻波比 (8) 第三章 T型阻抗变换器的设计 (9) 3.1 T型阻抗变换器（R S

揭秘扬声器主要参数之间的关系

揭秘扬声器主要参数之间的关系 2016/2/3 10:22:36来源:艾维音响网 [ 提要 ] 扬声器性能是电学、力学、声学、磁学等物理参数共同作用的结果，由鼓纸、弹波、音圈、磁路等关键零部件的性能共同确定，其中一些参数相互制约相互影响，因而必须综合考虑和设计。艾维音响网讯扬声器性能是电学、力学、声学、磁学等物理参数共同作用的结果，由鼓纸、弹波、音圈、磁路等关键零部件的性能共同确定，其中一些参数相互制约相互影响，因而必须综合考虑和设计。 1、主要参数综合设计和分析扬声器常用机电参数以及计算公式、测量方法简述如下：直流电阻 Re 由音圈决定，可直接用直流电桥测量。共振频率 Fo 由扬声器的等效振动质量Mms和等效顺性 Cms决定，见公式 (5) ， Fo 可直接用 Fo 测试仪测量或通过测量阻抗曲线获得。共振频率处的最大阻抗Zo 由音圈、磁路、振动系统( 鼓纸、弹波 ) 共同决定，可用替代法测量或通过测量阻抗曲线获得。 Zo = Re+[(BL)2/(Rms+Rmr)] (10) 机械力阻 Rms 由鼓纸、弹波的内部阻尼及使用胶水的特性决定，可由测量出机械品质因数Qms后通过下列公式计算： Rms =(1/Qms)*SQR(Mms/Cms) (11) 这里 SQR( ) 表示对括号 ( )中的数值开平方根，下同。辐射力阻 Rmr 由口径、频率决定，低频时可忽略。 Rmr = 0.022*(f/Sd)2 (12) 等效辐射面积Sd 只与口径 ( 等效半径 a) 有关。 Sd =π * a2 (13) 机电耦合因子BL 由磁路 Bg 值和音圈线有效长度L 决定，也可通过测量电气品质因数Qes后用下列公式计算: (BL)2 =(Re/Qes)*SQR(Mms/Cms) (14) 等效振动质量Mms 由音圈质量 Mm1、鼓纸等效质量Mm2、辐射质量 Mmr共同决定，Mms可由附加质量法测量获得。 Mms=Mm1+Mm2+2Mmr 辐射质量 Mmr 只与口径 ( 等效半径 a) 有关。

2.4GHZ微带渐变阻抗变换器设计报告详解

2.4GHZ微带渐变阻抗变换器设计报告一、设计任务 1.1名称：设计一个工作频率为 2.4GHZ，输入阻抗为50Ω，输出阻抗为30Ω的阻抗变换器。 1.2主要技术指标：S11<-20dB,S21<-0.7dB,re(Z0)=50Ω,VWAR尽量接近于1。二、设计过程 2.1原理： 2.1.1 阻抗匹配的概念阻抗匹配元件在微波系统中用的很多，匹配的实质是设法在终端负载附近产生一新的反射波，使它恰好和负载引起的反射波等幅反相，彼此抵消，从而达到匹配传输的目的。一旦匹配完善，传输线即处于行波工作状态。在微波电路中，常用的匹配方法有：（1）电抗补偿法：在传输线中的某些位置上加入不消耗的匹配元件，如纯电抗的膜片、销钉、螺钉调配器、短路调配器等，使这些电抗负载产生的反射与负载产生的反射相互抵消，从而实现匹配传输，这些电抗负载可以是容性，也可以是感性，其主要有点是匹配装置不耗能，传输效率高。（2）阻抗变换法：采用λ/4阻抗变换器或渐变阻抗变换器使不匹配的负载或两段特性阻抗不同的传输线实现匹配连接。（3）发射吸收法：利用铁氧体元件的单体传输特性（如隔离器等）

将不匹配负载产生的反射波吸收掉。传输线的核心问题之一是功率传输。对一个由信号源、传输线和负载构成的系统，希望信号源在输出最大功率的同时负载能全部吸收，以实现高效稳定的传输。这就要求信号源内阻与传输线阻抗实现共轭匹配，同时要求负载与传输线实现无反射匹配。 2.1.2 阻抗匹配的方法阻抗匹配的方法是在负载与传输线之间接入匹配器，使其输入阻抗作为等效负载与传输线的特性阻抗相等。图3-1 阻抗匹配匹配器是一个两端口的微波元件，要求可调以适应不同负载，其本身不能有功率损耗，应由电抗元件构成。匹配阻抗的原理是产生一种新的反射波来抵消实负载的反射波(二者等幅反相)，即“补偿原理”。常用的匹配器有有λ/4阻抗变换换器和支节匹配器。本论文主要采用λ/4阻抗变换器。 2.1.3 λ/4阻抗变换器 λ/ 4阻抗变换器是特征阻抗通常与主传输线不同、长度为λ/ 4的传输线段，它可以用于负载阻抗或信号源内阻与传输线的匹配，以保

浅谈扬声器设计

浅谈扬声器设计 xx喇叭|来源: 本站|查看:98次|字号: 小中大浅谈扬声器设计本人从事扬声器及其系统开发已经15年，一个偶然的机会与声学楼结下一段缘分，于是我驻足良久，想籍此结交一些扬声器个中高手以做切磋，甚而我有更远大之理想：为提高整个中国之扬声器制造业水平而略尽绵力！我国是世界公认的电声器件第一生产大国和出口大国，但却不是强国，总体上处于OEM的阶段，只有少数企业进入ODM阶段这也是长期努力的结果！究竟是什么原因导致我泱泱大国的扬声器“大”而不“强”呢？我时常苦思这个问题：论市场我们有；论技术我们有；论廉价劳动力我们也有！可我们的产品却总比不过人家！我们对自身的素质要求太低啦；我们的技术交流太少啦；我们都太保守啦！！！集多年的研发经验，现将一些心得与诸君分享，以期拋砖引玉： 1．音圈的感抗：音圈的感抗是由于音圈在磁场中上下运动切割磁力线产生感应电动势，这个感应电动势中的感应电流对音圈的电流产生反作用，从而产生音圈的感抗。对于一个扬声器来说：感抗弊大于利，固我们在扬声器的开发中都尽量避免音圈感抗的产生。要消除音圈的感抗最常用的方法有两种：

1．1在T铁的顶部加一个铜套； 1．2在T铁的底部加一个铜环； 2．力撑系统的顺性在阻抗曲线上的表现（列图）：经验值（相对）： A属于xx扬声器 B属于低顺性扬声器 3．产生如下曲线的原因及改进之方案：经验值：此应为力撑系统的粘接不良产生共振从而产生曲线上的峰谷，改进之方案应该从制造的工艺上去想办法。 1．目的： Bm×Hm達到最大值 2．方案： 2．1氣隙磁場無漏磁 Bg Ag = Bm Am Hg Lg = Hm LmBm/Hm =Lm/Am Ag/Lg = tgαVm = Am Lm = BgAg/Bm HgLg/Hm = Bg2Vg/BmHm Ld = BgLg√ Br/ HcBdHd Ad = BgAg√ Hc/

扬声器的主要性能指标

扬声器的主要性能指标扬声器的主要性能指标有：灵敏度、频率响应、额定功率、额定阻抗、指向性以及失真度等参数。 1、额定功率扬声器的功率有标称功率和最大功率之分。标称功率称额定功率、不失真功率。它是指扬声器在额定不失真范围内容许的最大输入功率，在扬声器的商标、技术说明书上标注的功率即为该功率值。最大功率是指扬声器在某一瞬间所能承受的峰值功率。为保证扬扬器工作的可靠性，要求扬声器的最大功率为标称功率的2~3倍。 2、额定阻抗扬声器的阻抗一般和频率有关。额定阻抗是指音频为400Hz时，从扬声器输入端测得的阻抗。它一般是音圈直流电阻的1.2~1.5倍。一般动圈式扬声器常见的阻抗有4Ω、8Ω、16Ω、32Ω等。 3、频率响应给一只扬声器加上相同电压而不同频率的音频信号时，其产生的声压将会产生变化。一般中音频时产生的声压较大，而低音频和高音频时产生的声压较小。当声压下降为中音频的某一数值时的高、低音频率范围，叫该扬声器的频率响应特性。理想的扬声器频率特性应为20~20KHz，这样就能把全部音频均匀地重放出来，然而这是做不到的。每一只扬声器只能较好地重放音频的某一部分。 4、失真扬声器不能把原来的声音逼真地重放出来的现象叫失真。失真有两种：频率失真和非线性失真。频率失真是由于对某些频率的信号放音较强，而对另一些频率的信号放音较弱造成的，失真破坏了原来高低音响度的比例，改变了原声音色。而非线性失真是由于扬声器振动系统的振动和信号的波动不够完全一致造成的，在输出的声波中增加一新的频率成分。 5、指向特性用来表征扬声器在空间各方向辐射的声压分布特性，频率越高指向性越狭，纸盆越大指向性越强。（资料来源：中国联保网）

1／4波长阻抗变换器地分析报告

1/4波长阻抗变换器的分析摘要：阻抗匹配网络已经成为射频微波电路中的重要组成部分，主要是由于匹配使得电路中的反射电压波变少，从而损耗减少。同时，匹配网络对器件的增益，噪声，输出功率还有着重要的影响。在微波传输系统，它关系到系统的传输效率、功率容量与工作稳定性，关系到微波测量的系统误差和测量精度，以及微波元器 λ 件的质量等一系列问题。本文讨论了传输线的阻抗匹配方法，并着重分析了4 λ阻抗变换器的优点。阻抗变换器，并举例说明了多节4 关键字：阻抗匹配;匹配网络；匹配方法，阻抗变换器

1引言传输理论指出，通常情况下，传输线传输的电压或电流是由该点的入射波和反射波叠加而成的，或者说是由行波和驻波叠加而成的。在由信号源及负载组成的微波系统中，如果传输线和负载不匹配，传输线上将形成驻波。有了驻波一方面使传输线功率容量降低，另一方面会增加传输线的衰减。如果信号源和传输线不匹配，既会影响信号源的频率和输出功率的稳定性，又会使信号源不能给出最大功率、负载又不能得到全部的入射功率。因此传输线一定要匹配。匹配可分为始端匹配和终端匹配。始端匹配是为了使信号源的输出功率最大，采用的方法是共轭匹配；终端匹配是为了使传输线上无反射波，使传输功率最大，采用的方法是阻抗匹配。 2.匹配理论 2.1共轭匹配共轭匹配的目的是使信号源的功率输出最大，这就要求传输线信号源的内阻和传输线的输入阻抗互成共轭值。假设信号源的内组为g g g jX R Z +=，传输线的输入阻抗为in in in jX R Z +=，如图1.1所示。则 * =g in Z Z 即 g in g in X X R R -==,

阻抗变换器设计

射频电路设计实训报告设计题目阻抗变换器设计系别年级专业设计组号学生姓名/学号指导教师

摘要：射频设计的主要工作之一，就是使电路的某一部分与另一部分相匹配，在这两部分之间实现最大功率传输，这就需要在射频电路中加入阻抗变换器从而达到阻抗匹配的目的。阻抗变换器就是起到将压电传感器的高阻抗变换为信号放大处理部分需要的低阻抗。本设计是关于阻抗匹配和阻抗转换器的一些阻抗匹配电路以及阻抗匹配的方法，用以实现匹配以及50Ω到75Ω以及75Ω到50Ω的阻抗转换器。从而得到所需要的输出阻抗以达到变换的目的。本次实验以2个无源阻抗匹配器为例，分别采用简单的电容电感的方式设计所需要的阻抗转换器，制作出实物并进行测试。 Abstract: One of the main RF design is a part of the circuit and the other part of the match between the two parts to achieve maximum power transfer, which requires adding the RF circuit impedance converter to achieve impedance matching purposes. Impedance transformer is played to a high impedance piezoelectric sensor signal amplification process is transformed into some of the needs of low impedance. This design is about impedance matching and impedance converter circuit and impedance matching impedance matching some of the methods used to achieve matching and 50Ω to 75Ω and 75Ω to 50Ω impedance converter. In order to get the required output impedance of achieving the purpose of transformation. The experiment with two passive impedance matching device, for example, capacitance and inductance, respectively, a simple way to design the required impedance converter to produce a physical and tested. 关键词：射频设计阻抗变换器阻抗匹配无源一、基本阻抗匹配理论当负载阻抗与传输线特性阻抗不相等或连接两段特性阻抗不同的传输线时，由于阻抗不匹配会产生反射现象，从而导致传输系统的功率容量和传输效率下降，负载不能获得最大功率。为了消除这种不良反射现象，可在其间接入阻抗变换器，以获得良好的匹配。由图2－1（a ）可知，当R L =R S 时可得最大输出功率，称此状况为匹配状态。图（a ）输入输出功率关系图图（b ）广义阻抗匹配此时：2 2 2 () S out L L S L V P I R R R R =?=?+ L S R k R =? 22 (1) S S in S L S V V P R R R k == ++ ? 1o u t i n k P P k =?+ 推而广之，如图2－1（b ）所示，当输入阻抗Z S 与负载阻抗Z L 互为共轭，即Z S =Z L * 时，形成广义阻抗匹配。因此，阻抗匹配电路亦可称为阻抗变换器。

扬声器各参数

扬声器的参数是指采用专用的扬声器测试系统所测试出来的扬声器具体的各种性能参数值.其常用的参数主要包括:Z,Fo,η0, SPL,Qts,Qms,Qes,Vas,Mms,Cms,Sd,BL,Xmax,Gap gauss.以下分别是这几种参数其物理意义. 1.1 Z:是指扬声器的电阻值,包括有:额定阻抗和直流阻抗.(单位:欧姆/ohm),通常指额定阻抗. 扬声器的额定阻抗Z:即为阻抗曲线第一个极大值后面的最小阻抗模值,即图1中点B所对应的阻抗值.它是计算扬声器电功率的基准. 直流阻抗DCR:是指在音圈线圈静止的情况下,通以直流信号,而测试出的阻抗值. 我们通常所说的4欧或者8欧是指额定阻抗. 1.2 Fo(最低共振频率)是指扬声器阻抗曲线第一个极大值对应的频率. 单位:赫兹(Hz). 扬声器的阻抗曲线图是扬声器在正常工作条件下,用恒流法或恒压法测得的扬声器阻抗模值随频率变化的曲线. 1.3 η0(扬声器的效率):是指扬声器输出声功率与输入电功率的比率. 1.4 SPL(声压级):是指喇叭在通以额定阻抗1W的电功率的电压时,在参考轴上与喇叭相距1m 的点上产生的声压.单位:分贝(dB). 1.5 Qts :扬声器的总品质因数值. 1.6 Qms:扬声器的机械品质因数值. 1.7 Qes:扬声器的电品质因数值. 1.8 Vas(喇叭的有效容积):是指密闭在刚性容器中空气的声顺与扬声器单元的声顺相等时的容积.单位:升(L). 1.9 Mms(振动质量):是指扬声器在运动过程中参与振动各部件的质量总和,包括鼓纸部分,音圈,弹波以及参与振动的空气质量等.单位:克(gram). 1.10 Cms(力顺):是指扬声器振动系统的支撑部件的柔顺度.其值越大,扬声器的整个振动系统越软.单位:毫米/牛顿(mm/N). 1.11 Sd(振动面积):是指在扬声器的振动过程中,鼓纸/振膜的有效振动面积.单位:平方米(m2). 1.12 BL(磁力):间隙磁感应强度与有效音圈线长的乘积.单位:(T*M).

扬声器的电阻抗

扬声器的电阻抗如何配置功放包括前级和后级时，常会询问它的输入阻抗、输出阻抗及输出内阻是多少?功率和驱动能力有多强?胆机好力还是晶体管机好力?桥接又如何?选购扬声器时也想了解它的功率、效率、阻抗等等感觉似是而非的问题，我相信看了下文应该有满意的答案了。我们首先从阻抗谈起。阻抗是音响中最常看到的字眼了，那么它到底是指什么?阻抗与电阻不是完全一致的东西。阻抗就是电阻加电抗，详细地说，就是电阻、电容抗、电感抗在向量上的总和。在相同电压下，阻抗越高电流越小，阻抗越低电流越大。一般音响器材常见提到阻抗的地方有：喇叭的阻抗，前后级放大器的输入阻抗，前级的输出阻抗，(后级经常不称作输出阻抗，而称输出内阻)，信号导线的传输阻抗等。若说到器材内部电子线路及零件的各部分阻抗那就更琳琅满目复杂得多了，在此我们只介绍有关音响器材标称的阻抗具有什么实质意义? “扬声器的电阻抗” 现在先从喇叭的阻抗谈起。目前，世界各国的扬声器厂家每天都在制造出千万只品种与性能各异的扬声器，以满足日益增长的Hi—Fi市场与AV市场的需要，但扬声器的标称阻抗却都遵循4Ω、8Ω、16Ω、32Ω这样一个国际化的标准系列。这代表了什么呢? 这代表了扬声器谐振频率的FO至第二个共振峰Fz之间所呈现的最低阻抗值。实际上喇叭构成输出线路中一个带电抗的电阻，只不过它的电阻随潘放的音

乐的频率而变，这个动态的电阻就称为阻抗。它可不是一个常数值，而是随着频率的不同而不同，甚至可能会起伏得很可伯，可能在某频率高到十几Ω或二十几Ω，也可能在某频率低到IΩ或以下。当后级输出一个固定电压给喇叭时，依照欧姆定律，4Ω的喇叭会比8Ω的喇叭多流过一倍的电流，因此如果你会计算功率的话，你就会明白为何一部8Ω输出的100瓦的晶体后级，在接上4Ω喇叭时会变为200瓦了。当然除非特殊需要，没有一个扬声器的设计专家会设计出类似于2．5Ω、5Ω、10Ω、15Ω这样非标称阻抗系列的扬声器供应市场。谁都知道一个二单元的音箱(一个高音一个低音)通常采用1只8Ω的高音单元和1只8Ω的低音单元组成，如果三单元的音箱(一个高音二个低音)通常都采用1只8Ω的高音单元和2只4Ω的低音单元串联组成，或者用I只8Ω的高音单元和2只16Ω的低音单元并联组成，以达到整个音箱的8Ω输入阻抗与功率放大器8Ω输出阻抗相匹配。当如上所述，喇叭的阻抗值不断下降时，后级输出一个固定电压，它的电流就会愈来愈大，你确定你的后级能输出这么大的电流吗?你知道喇叭阻抗不断下降的结果到后来就相当于是把喇叭线直接短路，所有的晶体管后级放大器，其输出电流的能力均有其设计上的限制，超出此范围，机器就要烧掉了。这也就是为什么一般人常说的：后级的功率不用大，但输出电流要大的道理。当然这种讲法也不太规范。因为现今的高保真晶体管功率放大器基本属定压型放大器，以输出功率=负载的电流平方x负载阻抗来计算，大功率时电流大，小功率时电流小亦属于正常。真正有机会在既定的负载上有“大电流输出”的，还是大功率放大器。

GHZ微带渐变阻抗变换器设计报告

微带渐变阻抗变换器设计报告一、设计任务名称：设计一个工作频率为，输入阻抗为50Ω，输出阻抗为30Ω的阻抗变换器。主要技术指标：S11低于-20dB,S21接近,re(Z0)接近50Ω,VWAR接近1。二、设计过程 1.原理： 1．1 阻抗匹配的概念阻抗匹配元件在微波系统中用的很多，匹配的实质是设法在终端负载附近产生一新的反射波，使它恰好和负载引起的反射波等幅反相，彼此抵消，从而达到匹配传输的目的。一旦匹配完善，传输线即处于行波工作状态。在微波电路中，常用的匹配方法有：（1）电抗补偿法：在传输线中的某些位置上加入不消耗的匹配元件，如纯电抗的膜片、销钉、螺钉调配器、短路调配器等，使这些电抗负载产生的反射与负载产生的反射相互抵消，从而实现匹配传输，这些电抗负载可以是容性，也可以是感性，其主要有点是匹配装置不耗能，传输效率高。（2）阻抗变换法：采用λ/4阻抗变换器或渐变阻抗变换器使不匹配的负载或两段特性阻抗不同的传输线实现匹配连接。（3）发射吸收法：利用铁氧体元件的单体传输特性（如隔离器等）

将不匹配负载产生的反射波吸收掉。传输线的核心问题之一是功率传输。对一个由信号源、传输线和负载构成的系统，希望信号源在输出最大功率的同时负载能全部吸收，以实现高效稳定的传输。这就要求信号源内阻与传输线阻抗实现共轭匹配，同时要求负载与传输线实现无反射匹配。 .阻抗匹配的方法阻抗匹配的方法是在负载与传输线之间接入匹配器，使其输入阻抗作为等效负载与传输线的特性阻抗相等。图3-1 阻抗匹配匹配器是一个两端口的微波元件，要求可调以适应不同负载，其本身不能有功率损耗，应由电抗元件构成。匹配阻抗的原理是产生一种新的反射波来抵消实负载的反射波(二者等幅反相)，即“补偿原理”。常用的匹配器有有λ/4阻抗变换换器和支节匹配器。本论文主要采用λ/4阻抗变换器。 . λ/4阻抗变换器 λ/ 4阻抗变换器是特征阻抗通常与主传输线不同、长度为λ/ 4的传输线段，它可以用于负载阻抗或信号源内阻与传输线的匹配，以保证最大功率的传输；此外，在微带电路中，将两段不同特性阻抗的微带线连接在一起是为了避免线间反射，也应在两者之间加四分之一波长变阻器。

APx500系列测量扬声器的阻抗曲线

APx500系列测量扬声器的阻抗曲线浏览次数：220日期：2014年10月24日17:56 扬声器复杂阻抗的测量可以通过APx500 软件的数据提取功能很方便地实现 (APx500 2.6 或以上版本). 这篇技术文档主要说明如何使用恒定电压来测量, 同时包含所需的APx500 工程文件. 恒定电压测量方法的优点是可以在扬声器的工作频率范围内使用已知的,恒定的电压来测量. 通过该方法进行多组恒定电压下的测量, 也可以检验扬声器阻抗与电压之间的变化关系(理论上彼此是独立的). 图1扬声器阻抗测试电路原理图图1显示的是恒压法测量的基本电路原理, 图2 显示的是实际的连接图. 使用分析仪的两个输入端,配置成Analog Balanced,用来检测感应电阻的电压(Vsense)和扬声器两端的电压(Vspkr), 功放则需提供足够低的输出阻抗以及足够的电流来直接驱动扬声器,有些扬声器所需的电流可能超过功放所能提供的电流. 另外, 使用分析仪50 ohm 的输出阻抗配置, 可以让仪器成为一个恒流源, 使恒压测量的方法变得有点麻烦. 图2. 仪器与被测扬声器的连接为了让连接变得更简单明了, 我们制作了测量夹具, 里面包含了一个0.1 ohm 的高精度感应电阻(额定功率根据实际情况而定), 如图3 所示; 这个夹具包含两组Banana 接口

和一个XLR 接口, 方便连接夹具到音频分析仪, 扬声器以及功放. 如图的夹具只是一个样例, 客户可以根据该原理制作更加简单的测试夹具. 图3. 电流感应测试夹具感应电阻的阻值在该测量中并不关键, 但是, 它必须保证有足够的精度(如1%)以及能够承受足够的功率. 使用0.1 ohm 的电阻是一个很好的选择, 因为它与仪器输出的源阻抗相比, 几乎可以忽略, 同时除以0.1(或乘10)的计算非常方便. 使用具有4 端连接的感应电流检测电阻, 配置成四线连接的Kevin 结构, 电流从两个对应的连接端输入,而感应电压则通过另外两个连接端测量得到.除了提供便利的连接外, 4 线的Kevin 配置可以提供更加精确的感应测量. 根据图1 的电路, 电流(i)可以通过以下等式获得: 以及阻抗可以通过以下等式获得: 将上面两个等式整合, 就可以等到以下阻抗计算公式: 上面的等式中, I, V, Z 等物理量上面均有一杠的指示, 表示说这些物理量都是向量(包含了幅度以及相位的信息).