什么是阻抗

在具有電阻、電感和電容的電路里，對電路中的電流所起的阻礙作用叫做阻抗。阻抗常用Z表示，是一個復數，實際稱為電阻，虛稱為電抗，其中電容在電路中對交流電所起的阻礙作用稱為容抗 ，電感在電路中對交流電所起的阻礙作用稱為感抗，電容和電感在電路中對交流電引起的阻礙作用總稱為電抗。 阻抗的單位是歐姆。阻抗的概念不僅存在與電路中，在力學的振動系統中也有涉及。

電學解釋

阻抗是表示元件性能或一段電路電性能的物理量。交流電路中一段無源電路兩端電壓峰值（或有效值）Um與通過該電路電流峰值（或有效值）Im之比稱為阻抗，用z表示，單位為歐姆（Ω）。在U一定的情況下，z越大則I越小，阻抗對電流有限制的作用。［2］

在電流中，物體對電流阻礙的作用叫做電阻。除了超導體外，世界上所有的物質都有電阻，只是電阻值的大小差異而已。電阻很小的物質稱作良導體，如金屬等；電阻極大的物質稱作絕緣體，如木頭和塑料等。還有一種介于兩者之間的導體叫做半導體，而超導體則是一種電阻值等于零的物質，不過它要求在足夠低的溫度和足夠弱的磁場下，其電阻率才為零。

在直流電和交流電中，電阻對兩種電流都有阻礙作用；作為常見元器件，除了電阻還有電容和電感，這兩者對交流電和直流電的作用就不像電阻那樣都有阻礙作用了。電容是“隔直通交”，就是對直流電有隔斷作用，就是直流不能通過，而交流電可以通過，而且隨著電容值的增大或者交流電的增大，電容對交流電的阻礙作用越小，這種阻礙作用可以理解為“電阻”，但是不等同于電阻，這是一種電抗，電抗和電阻單位一樣，合稱“阻抗”。當然，準確的說，“阻抗”應該有三個部分，除了這兩個，就是“感抗”。感抗就是電感對電流的阻礙作用，和電容不同，電感對直流電無阻礙作用（如果嚴謹的研究的話，在通電達到飽和之前的那個短暫的幾毫秒的暫態內，也是有阻礙的）對交流有阻礙作用，感抗的單位和容抗以及電阻的單位都一樣是歐姆。

力學解釋

阻抗、抗、阻的概念不只存在在電路中，在振動系統中，阻抗也用Z表示，是一個復數，也是一個相量（Phasor），含有Magnitude和Phase/Polarity。由阻（Resistance）和抗（Reactance）組成。阻（resistance）是對能量的消耗，而抗（reactance）是對能量的保存。在振動系統中，由質量產生的抗，是質量抗（mass resistance），而由勁度（stiffness）產生的抗，是勁度抗（stiffness resistance）。

什么是阻抗匹配

阻抗匹配（impedance matching） 信號源內阻與所接傳輸線的特性阻抗大小相等且相位相同，或傳輸線的特性阻抗與所接負載阻抗的大小相等且相位相同，分別稱為傳輸線的輸入端或輸出端處于阻抗匹配狀態，簡稱為阻抗匹配。否則，便稱為阻抗失配。有時也直接叫做匹配或失配。

信號傳輸過程中負載阻抗和信源內阻抗之間的特定配合關系。一件器材的輸出阻抗和所連接的負載阻抗之間所應滿足的某種關系，以免接上負載后對器材本身的工作狀態產生明顯的影響。對電子設備互連來說，例如信號源連放大器，前級連后級，只要后一級的輸入阻抗大于前一級的輸出阻抗5-10倍以上，就可認為阻抗匹配良好；對于放大器連接音箱來說，電子管機應選用與其輸出端標稱阻抗相等或接近的音箱，而晶體管放大器則無此限制，可以接任何阻抗的音箱。

輸入端阻抗匹配時，傳輸線獲得最大功率；在輸出端阻抗匹配的情況下，傳輸線上只有向終端行進的電壓波和電流波，攜帶的能量全部為負載所吸收。

在阻抗失配的情況下，傳輸線上將同時存在-射波和應射波。

從傳輸的角度來說，總是竭力避免阻抗失配現象的出現，因為反射波的出現，意味著遞送到傳輸線終端的功率不能全部為負載所吸收，降低了傳輸效率；在輸送功率較高的情況下，電壓或電流的波腹有可能損壞傳輸線的介質；而且傳輸線始端的輸入阻抗隨頻率而變化，輸送多頻信號時，將因機、線阻抗難于匹配而出現失真。

阻抗匹配的程度常用電壓反射系數來衡量。

阻抗不匹配有什么后果

阻抗不匹配的后果有很多，主要舉例說明一下阻抗不匹配在數字電路中產生的后果。

1、數字信號在接收器件的輸入端和發送器件的輸出端來回反射。反射的信號在兩邊來回反彈直至最終完全被電阻所吸收。

2、反射信號引入振鈴信號沿著走線傳播。振鈴影響了信號的電壓和時序，并嚴重影響了信號質量。

3、一個不匹配的信號通路會導致信號輻射到環境中去。

由于阻抗不匹配產生的問題可以通過使用終端來減少。終端通常是一個或兩個放置在信號線接收器附近的分立元件。一個簡單的例子，終端是一個低值的串連電阻。

終端抑制了信號的上升時間，并吸收了部分反射能源。特別是要注意到，終端并不能完全消除由于阻抗不匹配而產生的破壞性的影響。但是通過仔細選擇的配置和元件的值，一個終端可以非常有效地控制了信號完整性的效果。

并非所有的信號線都需要阻抗控制。一些標準，如Compact PCI需要特定的走線阻抗和（或）終端電阻。通過制訂阻抗的要求，這些標準對減少反射，振鈴和信號線的輻射是相當有效的。

其他標準沒有對阻抗控制有具體的要求，留給設計者決定是否需要加阻抗控制。而決定的結果隨設計的不同而不同，但它往往取決于信號線的長度（信號線延遲Td）和信號的上升時間（ Tr）。一個經常使用的規則是，當Td大于Tr的1/6的時候就對阻抗控制有要求了。

阻抗不匹配對信號影響

阻抗不匹配信號會出現很多諧波，阻抗匹配概念很廣，但是從你說產生諧波的角度來說，我認為你是想知道高速信號鏈阻抗匹配的概念的，論述如下。

1、無論是什么頻率的信號，收發兩端阻抗匹配都會使得下一級接收到最大功率，這是顯然的。

2、對于低頻信號，阻抗匹配的概念用處不大。這些我親自側過，只要上下級的負載均在彼此的適配范圍內，毫無壓力，信號會完好無損，不用考慮太多。

3、對于高頻信號，由于信號頻率升高之后，各類元件的高頻效應顯現，各類元件開始表現出頻率響應，甚至局部會出現諧振。一方面，信號的諧波是普遍存在的，只是功率和信號相比非常小，有時元件的頻率響應會對信號的某次諧波產生諧振效應，從而將一部分諧波能量放大，產生給類諧波。另一方面，由于元件在高頻會出現頻響的非線性，這回導致各類諧波甚至加減諧波的出現。阻抗匹配可以使得前后級的阻抗為純阻性（消除了電抗的影響），使得信號能夠無損傳輸。

4、對于射頻甚至微波信號，電路信號根本就不是集總的，需要通過偏微分方程（而非常微分方程）來描述。這時，元器件的尺寸會徹底改變元器件的頻響，必須要進行阻抗匹配，因為哪怕是連線的尺寸都會使得聯線表現出電抗特性，且沒點電抗特性不同。否則即使在理想狀態下，也會發生反射現象，使得信號鏈路上出現各類諧波。

5、綜上，阻抗匹配在低頻時意義不大，但高頻到射頻上非常有必要；另外，阻抗匹配是作為一個電子工程師應該有的必備素養，很多時候哪怕是不必要的，也應該腦袋里時刻記著這么個事情，這是近些年來電賽模擬部分的一個考察點。 低頻時，關心的是傳輸的波形；高頻甚至射頻時，同時也要關心傳遞的功率。