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輸入阻抗

鎖定
輸入阻抗(input impedance)是指一個電路輸入端的等效阻抗。在輸入端上加上一個電壓源U,測量輸入端的電流I,則輸入阻抗Rin就是U/I。你可以把輸入端想象成一個電阻的兩端,這個電阻的阻值,就是輸入阻抗。
中文名
輸入阻抗
外文名
inputimpedance
應用學科
物理學
應用學科
電信
簡    介
反映了對電流阻礙作用的大小
性    質
一個普通的電抗元件

輸入阻抗定義

輸入阻抗在雙口網絡(零初始條件和不含內部獨立電源)同一端口上的端電壓U1和電流I1的比值。又稱策動點阻抗:
如果這一端口是與信號源相接的端口,這時的輸 入阻抗可以看作是信號源的等效負載阻抗;如果這一端口是信號從網絡中輸出的端口,這時,可以把輸入阻抗看成是新的等效電源的內阻,而網絡的負載阻抗也就是這一等效電源的負載。
雙口網絡的輸入阻抗與網絡參數和它的負載有關。例如,若負載阻抗為ZL,則用A參數表示的輸入阻抗為:
在某些特殊情況下,例如負載開路(ZL=∞)或短路(ZL=0)時,輸入阻抗便只決定於網絡本身的性質 [1] 

輸入阻抗應用分析

輸入阻抗跟一個普通的電抗元件沒什麼兩樣,它反映了對電流阻礙作用的大小。對於電壓驅動的電路,輸入阻抗越大,則對電壓源的負載就越輕,因而就越容易驅動,也不會對信號源有影響;而對於電流驅動型的電路,輸入阻抗越小,則對電流源的負載就越輕。因此,我們可以這樣認為:如果是用電壓源來驅動的,則輸入阻抗越大越好;如果是用電流源來驅動的,則阻抗越小越好(注:只適合於低頻電路,在高頻電路中,還要考慮阻抗匹配問題。另外如果要獲取最大輸出功率時,也要考慮阻抗匹配問題。
四端網絡、傳輸線、電子電路等的輸入端口所呈現的阻抗。實質上是個等效阻抗。只有確定了輸入阻抗,才能進行阻抗匹配,從信號源、傳感器等獲取輸入信號。阻抗是電路或設備對交流電流的阻力,輸入阻抗是在入口處測得的阻抗。高輸入阻抗能夠減小電路連接時信號的變化,因而也是最理想的。在給定電壓下最小的阻抗就是最小輸入阻抗。作為輸入電流的替代或補充,它確定輸入功率要求。
天線的輸入阻抗定義為輸入端電壓和電流之比,隨着天線長度及工作頻率不同而發生變化。其值表徵了天線與發射機或接收機的匹配狀況,體現了輻射波與導行波之間能量轉換的好壞 [2] 

輸入阻抗輸出阻抗

無論信號源或放大器還有電源,都有輸出阻抗的問題。輸出阻抗就是一個信號源的內阻。本來,對於一個理想的電壓源(包括電源),內阻應該為0,或理想電流源的阻抗應當為無窮大。輸出阻抗在電路設計最特別需要注意。 
但現實中的電壓源,則不能做到這一點。我們常用一個理想電壓源串聯一個電阻r的方式來等效一個實際的電壓源。這個跟理想電壓源串聯的電阻r,就是(信號源/放大器輸出/電源)的內阻了。當這個電壓源給負載供電時,就會有電流I從這個負載上流過,並在這個電阻上產生I×r的電壓降。這將導致電源輸出電壓的下降,從而限制了最大輸出功率(關於為什麼會限制最大輸出功率,請看後面的“阻抗匹配”一問)。同樣的,一個理想的電流源,輸出阻抗應該是無窮大,但實際的電路是不可能的 [3] 
參考資料
  • 1.    楊娟, 張玉, 梁昌洪. 線天線輸入阻抗的變分原理結合FDTD求解[J]. 電波科學學報, 2003, 18(1):48-52.
  • 2.    褚國禎. 中波天線輸入阻抗計算機分析[J]. 電波科學學報, 2002, 17(2):197-203.
  • 3.    梁志偉, 孫海龍, 王之江, et al. 等離子體天線輸入阻抗測量及分析[J]. 物理學報, 2008, 57(7):4292-4297.