Posted By Liang Bird on 7 月 27, 2022 in Maker電子學, 教學文, 高頻系統 | 2 comments

上一篇文章我們談了電磁波的波速、波長與頻率的關係，也說明了介電質的介電係數對波速與波長造成的影響。訊號的波長是我們設計高頻系統中一個很重要的特性，這個觀念會一再出現在之後的討論中。

這一回我們要來探討一個稍微複雜一點的概念：阻抗。

先從簡單的開始

在進入高頻或交流系統之前，我們先從簡單的開始，看看直流系統的阻抗是怎麼一回事。

在一個傳遞能量的系統中，如果能量會以兩種不同的形式或是特性存在，那麼這兩種特性之間的比例，我們就說它是這個系統的「阻抗」（嗯~好我知道以上的每一個字都是中文，但是全部放在一起就像馬克仕威方程式一樣難以理解。讓我們用一個實際一點的例子來說明）。

假設我們要用直流電傳送 1 KW 的能量到遠方。這個電路看起來是這樣：

（圖片來源：Bird 提供）

這時我們有兩個選擇：

• 100 V 的電壓，10 A 的電流，總功率 = 100 V * 10 A = 1000 W
• 10 V 的電壓， 100 A 的電流，總功率 = 10 V * 100 A = 1000 W

這兩種方式所傳送的功率是一樣的，都是 1000 W，但它們的電壓與電流的比例不同。

常見的 power source 有電壓源與電流源兩種，不管是那一種，你都只能由 power source 控制電壓或電流其中一個。電壓源會恆定電壓，至於會流出多少電流，則是由負載的電阻大小決定；電流源會恆定電流，至於它的電壓會多高，一樣是由負載的電阻大小決定，沒有任何的 power source 可以同時決定電壓與電流。

特性阻抗

就以電壓源爲例好了。假設我們今天要用 100 V 的電壓、10 A 的電流來傳送 1000 W 功率的能量，這時我們需要一個 100 V 的電壓源當作 power source，但是要怎麼讓這個電壓源吐出 10 A 呢？

在負載端要有對應的電阻。

根據歐姆定律 V = IR，如果我們需要讓 100 V 的電壓源流出 10 A 的電流，需要的負載電阻就是：

100 V = 10 A * R

R = 100 V / 10 A = 10（ohm）