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2014年香港特码生肖表:阻抗匹配的原理与应用

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, 。

程价



电子

科学

阻 抗 匹 配 的 原理 与应 用
陈晓玲 刘 敏 王 艳芬 盛春玲
莱芜钢铁集 团 自 动化部
山 东 莱芜

摘 到 详细 解 释阻 抗 匹配 的基 本概念 和原理 〔 镇词 」 抗匹 配 共扼 匹 配 反射 阻 关
中图分 类号 文献标 识 码

,

以 及解 决阻 抗匹 配 问题 方法和 步骤
万 有 一 节
了 一

。

文 章编号



、

扭注
,

据此

,

将 反射 系数 的公式 重新 写为表 达式 所示形 式


阻 抗 匹配是指 负载 阻抗与激励源 内部 阻抗 互 相适配

使 激励源得到最 大
。

,



功 率翰 出的一 种工 作状态
纯 电阻 电路 中
,

。

对 于不同特性的电路
,
。

,

匹配条件是不 一样 的
,





。二

交迭式
‘一






当负载 电阻等 于激 励源 内阻 时
,

则愉 出功率 为最 大 这种 工
,











艺十





交选玄
。

作 状 态称 为 匹配
, ,

否 则称为失配
,

当激励 源 内阻 抗和 负载 阻抗 含 有电抗成 份
,

时 为使负载得到 最大 功 率 负载 阻抗 与 内阻必 须满 足共扼关 系 即 电 阻成 份 相等 电抗成 份 只数值相 等而符号相 反

、

从上 式 我们可 以看到 负载 阻抗 与其反 射系数间的直 接关系 但是这个关 系 式 是一 个 复数 所 以并不 实用 要 画 史密斯圆 图 的话
,
。

这种 匹 配条件 称为共扼 匹配

。

,

方程还 必需 重新 整

旧 筑 匹砚的

本 理
我们 用 下面 的电路来 简单介 绍 阻抗 匹 配 的概念
,

理 成 符 合标准 几何图形 的形 式







,

中 为 负载 电 阻
,

,

为 电源 的内 阻
,
。

,

为 电压 源

。

由于

的存 在 当 很 大 时 电路 接近 短 路状态

电路 接近 开 路状态

而当 很小时
,





,


十犷

,

由 电路输出功 率

,

这 个方程是在复平面 它以
,



、

圆的参 数 方程 犷
匹咬 两 络





为圆


衫 击 “ 窄达
,

半径为



。

下 面我们 举个 例子来 具
。

”甲

。。

刁 时 分母取得 最小值
,

此时负载所获取的功率最大 所 以当负
, 、 ,

体说 明一 下利用史密斯 圆图 进行 阻 抗 匹配 的 过程
,

载 电阻等于电源 内阻 时 负载将获得最 大功率 亦 即这个 电路阻抗 是匹配的
对 于 非 纯 电阻 电路
好凡

,

如左

信号 源 阻 抗 必 须 等 于 负载 的共 垅 阻 抗
声 凡




图所 示
,

此 时 电路两 端 通
‘ 一 呀

图 为表 达 式
,

丸 的等 效图

。

只 有满足 这 个条件 的

常 是 信 号 源 和 负载 阻 抗 是


,



, 。。

时候

,

从 信 号源 到 负载 传 输 的能量最
,

固 定 的 源 阻抗为 和 负 载
阻抗为
,



另外
,

为有 效传翰 功率 满 足 这
、

如 左 图所示

我们的 目标是在 两者之 间插 入一 个设计好的网络 使
。

个条件 可 以避 免 能量 从 负载 反射到信
号源

电路达 到合 适 的阻抗 匹配

尤其 是 在诸如视 频 传输

、


。

首先 将各阻 抗值归 一化

如果没有 给出特性阻 抗 选 择 一 个与负载 信
,
,


,

微波 网络 的高频 应 用环境更 是如 此 甩杭 匹 砚 方式
,

号 源 的 数值在 同 一 量级 的 阻抗 值
,

假设





于是 二
二 一
,







,



,

计算 出



阻 抗 匹配 的 方法 有很 多

但是 在 具 体的系 统 中怎样才能 比较 合 理 的 应
。



,

在史 密 斯圆图上 标 出这两 个 点
。

,

在这 个基础 上
,

,

我们 来分别介 绍改 变 阻



,

需要衡 量多 个方 面 的 因素 叩
,

大 体上 我们 常用 的阻抗 匹 配方 式有 两种 二
。

,



抗力和 调整 传输线两 种方法 值
,

种是透 过 改 变 阻 抗力



,

另 一 种 则 是调 整 传 输
史密 斯圆 图是 由 表示 的极 坐 标
。

线
很多圆 周交 织在 一起的 一个 图
图 正 确 的使用 它
。

改变 阻抗力 把电容或电感 与负载 串联起来 来 增加或减 少 负载 的阻抗 在 图表 上 的 点会 沿着代 表 实数电 阻的 圆 圈走动 如 果 把电容或电感接
。

在介 绍这 两种方法 之 前 我们 先介 绍一 下史密斯 圆 图
,



是 反射系数 伽 马

,

以符 号

首 先 图表 上 的点会 以 图中心 旋转 度 然 后才 沿 电 阻 圈走动 再 沿 中 心 旋转 度 重复 以上 方法 直 至 电阻值变 成 即可直 接把 阻抗力变为零完
, , ,
。

,

,

可 以在 不 作任何计算的前 提下 得 到一 个表面上 看非 常 复
,
。 ,

杂 的系 统 的匹配 阻 抗 唯一 需 要做 的 就是 沿着 圆 周线读 取 并跟 踪数 据 斯 圆 图是通 过验 证 阻抗 匹 配的 负载 产生 的 这 里我 们 不直 接考虑 阻抗 用 反射系数
,

史密 而是 在处

成匹 配 调整 传输线
。

由负载 点至来源 点加 长 传愉线
,
,

,

在图 表上 的圆 点会沿 着 图
,

中心 以逆 时针 方 向走 动 把阻 抗力 调整 为零

、

直 至走 到 电 阻值 为 的圆圈 上
。

即 可加 电 容或 电 感

反 射系数可 以反 映负 载 的特性 如 导 纳 增 益

、

、

跨导

,

完成 匹 配

理 即 频 率的 问题 时

更 加有 用


。

祖枕 匹 砚的应 用范
,

。

。





。



,


。

,

蒸 耳 葬马 二
三兰鉴力

, ,

、

对于 一般 的 高频信 号领 域


比如 时钟信 号
,

,

总线信 号
,

,

甚至 高达几 百 兆
相 对 电阻 即阻

信 号等
。

,

一 般 器件的收 发端 的感抗 和 容抗 都 比较 小



抗 中 的实部
可 以了

来说可 以忽略 不记
,

这时
,

,

阻 抗匹 配就 只 需 要考 虑实数 部分 就

农盆 式 录

我 们 知道 反射系数 定义 为反 射波电压 与入 射波 电压 之 比 其 形式 如表 达 式 所示
负 载反 射信 号 的强 度取 决 于信 号 源 阻 抗与负载 阻抗 的失 配程 度
,
。
。 。

在射频领 域 很多 器件如天 线 功放等其输 入 辘 出 阻抗 是非 实数的 非 纯 电阻 并且 其虚 部 容 抗或 者感 抗 很 大 以至于 不可 忽略 这 时就 要采
, ,

由于 阻抗 是复 数

反射系数也 是 复数 为 了减少未知 参数 的 数量 可 以 固化 一 个经 常 出现 并且 在应 用 中经 常使用 的 参数 这 里 特 性 阻抗 通常 为 常数

用共 扼 匹 配 的方法

、

。

绪语
,

并且 是实数

,

是 常用 的 归一 化标准 值
,

,



、

。

、



。

。

于是

阻 抗 匹 配的方 法多种 多样

包括

计算机 仿真
,

、

手 工计 算

、

还有史密斯
下 转第

我们 可 以定义 归一 化的 负载 阻抗 把 负载 阻抗 表 示为表 达式 所 示 形式

圆图和 旧 有经 验

,

但是 综合 比 较这 些方 法

由于 计算机仿真 这 类软 件是 为不



信息 科学



纂鑫

基于

挖 掘 的 空 间数 据挖 掘 技 术 研 究
李 良豪

肖 星
武 汉 大学地 理 信息系统专 业 湖北

武汉 大学软件工 程 专业

湖北

武汉

武汉


知识
,

要〕 空间 数据 挖 掘技术
。

是 建立 在空间 数据 库的 基础 上

,

通 过 使用 各 种机 器 学习 技 术
,

,

从 海量 空 间数据 中挖掘 出 未知 的有 用的规律 和
、

从而 提供 支 持决策 的依据

在现 在 己 建立 的
。

空间数 据 库中

,

大量 的可 分 析
。

、

分 类的 知 识

如空 间 位置 分布 规律
,

空 间 关联规则

、

形 态特 征 区 分 规则等都 隐藏
。

在 空 间数据中需要 被挖掘才 能被 发 现
中 圈 分类 号


因此

,

空 间 数据 挖掘 技术就 显 得尤为重 要 数 据挖掘
知识 发现


因 而对 于 空 间数据 挖掘技术


特 别是基 于

挖 掘部分的技 术进 行研究

【 键词 」 关 空间 数据 挖 掘 地 理 信息系统
空 献 振识 码

幸 章编 号


。

、

知 识发 理与孩据挖拥技术 桩述
、

其中最 著名 的是

、

提 出的

决 策树 算法

。

我 们把 从庞 大 的数据库集 或 者数据库中提炼有 用信息的科学 成 为数据挖 掘 容

聚 类 与分类 方法
, ,

它汇集 了统计 学
。

机 器 学习
。

、

数 据库

模式 识别

、

人工 智能 等学 科的 内
,

聚类 和 分类 方法 按一 定 的距离或相 似 性系 统将数据 分 成一 系列 相互 区分 的组
。

,

是一 门新 兴 的交 叉学科

这些 学科都致力 于 数据分析的某 个 方面

因此

常用 的经 典聚类 方法有 肠
,


, ,

。

分类 和聚类 都是
。

它 们 有 很 多共 性

数据 挖 掘 就 是 建 立 在 它们 之 上 对观 测 到 的 数 据集 进 行 分
。 。

对 目标进行 空 间划分 划 分 的标准是 类 内差别最 小 类 间差 别最大

分类 和聚
。



,

目的 是发 现未 知 的关 系和 以数据拥 有 者可 以理解 并对 其有 价 值 的新颖 方
, ,

类的区别在 于分类 事先 知道类 别数和 种类 的典型特征


而聚类 则事先不知道
。

式 来总结数据 【 不过 并非所有 的信 息发现 任务 都被 视为数 据挖掘 例 如 使 用 数据库管 理系统 查找 个别 的记 录 或 通过 因特 网 的搜 索 引擎 查找特 定的 页面
,

探测性 的数 据 分析方 法
、

李德 仁

邸 凯 昌等提 出 了探测 性 的数据 分 析
。

简称 以
, ,

采用 动态

则 是信 息检索
,



!

领域 的 任务
, ,

。

虽然 这 些

统计 图形 和 动态 链接 窗口 技术将 数 据及 统 计特 征显 示 出来
,
。

可发 现数据中非

任 务 是重要 的
。

可 能涉 及 使用复杂 的算法 和数 据 结构
,

但 是它 们 主要 依赖传 从而 有效地 组 织和
。

统 的计算机 科学技术和 数据 的明显 特征 来 创建 索 引结 构

直 观 的数 据特 征 及 异常 数 据 与空 间 分析 相 结 合 构 成 探测 性 空 间 分析 ( exp lora t or y s pa t ia l ana ly s is 简称 EsA ) 和 EsA 技术在数据挖掘
E o A

检 索信 息 尽 管如此

、

数 据挖 掘技术也 已 用来增强信息检 索系 统 的能力 技术 由来
、

中 用于选 取 与 问题领 域 相关 的数据 子集 特征 和规 律
。

,

并可 初步发 现 隐含在数 据 中的某些

空 向吸据挖

空 间数据 的采集

存 储和 处理 等现 代技术 设备的迅速 发展
,

,

使得 空 间数

(

六 ) 神 经 网络方 法
,

据 的复 杂性 和 数据急剧膨胀 大 的宝 藏
。

远 远 超 出 了人们 的破 译 能力
,

。

空 间数 据库 是 空

即通 过大 量神 经元 构成 的 网络 来实 现 自 适应 非线性动态系统
、 、 、

并使其 具
。

间 数据 以其相 关非 空 间数据 的集合

是 经 验 和 教训 的积 累
, ,

,

无 异于 是一 个 巨

当 空间 数据 库 中 的数 据 积累 到 一 定程度的 时
。

必 然 会 反映 出某些 一 般 难 以根据常规
。

有分 布存储 联 想记 忆 大 规模 并 行处 理 自学 习 自组 织 自适应 等功能 ; 的方 法 在空 间数据 挖 掘 中可用 来进 行分类和 聚类 知 识 以及 特 征 的挖掘
、
(

、

为人 所 感兴 趣的规律
的 空间 技术方 法获 得

、 ,

这些 知识 型 规律隐含在数据 深 层

七 ) 决 策树 方法
,

需要 利用 新 的理 论技 术发现 并 为人所 用 【〕

空 间 据挖妇的技术 和发 属
,

空 间数据 挖掘 是 多学 科和 多种 技术交叉 综合 的新 领域
工智 能
、

其 挖 掘方法 以人
。

进而 产 生规 则和 : 发现 规律 的 方法 采 用决 策 树方 法进 行 空 间数据挖 掘 的基 本步 骤 如 下 首先 训练 空 间实体集 生成 测 试 函 数 ; 其 次根 据 不 同取值建 立 决策树 的分支 利用 以树 型结 构表 示分类或决 策集 合
,
。

即根 据不 同 的特征

,

专 家系统

、

机 器学 习

、

数据 库 和统 计等成 熟技 术 为基础
。

下面 介绍

并在每个 分支 子集 中重复 建 立 下 层 结点 和分支 进 行 剪枝 处理
(

,

形 成决 策树 ; 然后 对 决策 树
。

,

近年 来 出现 的 主要 空 间数据挖掘 方法


把 决策树转 化为据 以对新 实体 进行 分类 的规 则
。

空 间分 析方 法 的各种 空间 分析 模型 和空 间操 作对
。

, 切 基于 云 理 论 的方 法
。

利用

,

数据 库中 的数据 进行 深加
、

云 理 论是一 种 分析 不确 定信 息 的新 理论

,

由云 模 型

、

不确 定 性推 理 和 云

从 而产 生新 的信息和 知 识
、

常 用的 空 间分析 方 法有 综合属性数据 分 析
、

变换 三 部 分构 成
合起来

、
,

基 于云 理 论的 空 间数据 挖 掘方 法 把定性分析 和 定量计算结
、

拓扑分析
测分析等

缓冲 区分 析
、

、

距 离分析

叠 置分 析
、 。

、

地 形分 析

、

趋势 面分 析
,

、



处理 空 间对 象中融 随机 性和 模糊性 为 一 体 的不 确 定性属性 ; 可用 于

,

可 发 现 目标在 空 间上 的相 连

相 邻和 共 生等 关联 规 则

或发 现 目

空间关联规 则 的挖掘

空 间数 据库 的 不确定性查 询 等

。

标之 间 的最 短路径


最优 路径 等 辅助 决策 知识

结语
,

统计 分析 方法
,

空间 数据 挖 掘是 G I 科 学 的一 个新兴 领 域 S

尽管 目前 只 是取 得 了一 定 的
,

统 计分析一 直 是分 析空 间数 据 的常用 方法
空间特 性分析
。

着 重 于空 间物 体和现 象的非
。

初 步理 论研 究 成果

,

但 是 仍然有大 量 的理 论与方 法 需要 去深 入研 究

特别 是

统 计 方法 有较 强 的理 论基 础
,
。

,

拥 有大 量成 熟 的算 法
,

统 计方

在 利用 己有 的理论 知 识来 开发 空 间数 据挖掘 的产 品 方面 需 要更 多 的研 究人 员 投 入 到 其 中去
:
, H e

。

法难 以处理 字符 型数据 的领域专家来完 成
〔 三

需要 有领 域 知识 和 统计 知识

一 般 由具 有统 计经 验

归纳学 习方法
,

参考文 献

归 纳学 习 方 法是 从大 量 的经验 数据 中归纳 制取 一 般 的规 则和 模式

其大

v [1]D a i d Ha n d
,

,

部分 算 法 来 源 于 机 器 学 习 领 域
,

,

归 纳学 习 的 算 法 很 多
,

,



,

等的

,

i M

i n

g n

机械工 业 出版社 20 0 3
、

.
、

i

k

k

i

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n

n

.
,

M

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r

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田y t : h

P

r

i

ne ip e s l

o

f

D

a ta

,

洪 家荣 等 的

,



,

2 李 〔〕 德仁

王树 良

李德毅

. . . 空 间 数据挖掘 理 论与应用 科学出版 社 2006

(上 接 第 1 页 )

同功能 设计 的而 不 只 是 用于 阻 抗匹 配
,

,

所 以使 用起 来 比 较复杂
,

,

设计 者必 须

熟悉用 正 确 的格 式输 入 众 多的 数据 设 计人 员 还需 要 具 有 从大 量 的输 出结 果 ; 中 找到有 用 数据 的技 能 手 工 计算 是一 种极 其 繁琐 的方 法 因 为需 要 用 到 很 长 的计算 公式 且处 理 的数据 多为 复数 ; 经 验 并非 人人 都有 所 以 对一 般 人
,
,

来说 史密斯 圆 图还 是 解决 阻抗 匹 配 的最 合适 的 工 具 : 参考文献 . . . . . 【 于 洪 珍编 通 信电子 电 路教学参考 书 北京 清华大学 出版社 2006 1 . . . . . . 20 0 〔 (美 ) J 卡 尔 约瑟夫 射 频 电路设计 北 京 科学 出版社 ] 2 7 . . . . . 〔 黄 玉 兰 梁 猛 电信传输 理 论 北 京 北京邮电 大 学 出 版社 2 004 J 3
,
?

。

,


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