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【Maker電子學】淺談高頻系統的原理與設計—PART3

   
作者:Bird

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 * 10 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)

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Liang Bird

Author: Liang Bird

在外商圈電子業中闖蕩多年,經歷過 NXP、Sony、Crossmatch 等企業,從事無線通訊、影像系統、手機、液晶面板、半導體、生物辨識等不同領域產品開發。熱愛學習新事物,協助新創團隊解決技術問題。台大農機系、台科大電子所畢業,熱愛賞鳥、演奏管風琴、大提琴、法國號,亦是不折不扣的熱血 maker。

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