
【电】 matched power gain
marry; matching; mate
【计】 matching
【计】 power gain
匹配功率增益(Matched Power Gain)是电子工程中衡量电路功率传输效率的核心参数,指当输入输出端口均实现阻抗匹配时,系统能够达到的最大功率增益。该概念在射频电路设计、放大器优化和天线系统中具有关键作用,其数学表达式为:
$$ G{ma} = frac{|S{21}|}{(1-|S{11}|)(1-|S{22}|)} $$
其中$S{11}$和$S{22}$分别表示散射参数的输入/输出反射系数,$S_{21}$为正向传输系数(来源:IEEE微波理论与技术协会标准文档。在实际应用中,工程师通过调节阻抗匹配网络使信号源阻抗$Z_S$与负载阻抗$ZL$分别等于网络的输入阻抗$Z{in}$和输出阻抗$Z_{out}$,从而实现最大功率传输(参考:《微波电路设计基础》第三版,人民邮电出版社。
该指标与转换功率增益(Transducer Power Gain)的区别在于:匹配功率增益要求双端口同时满足严格阻抗匹配条件,而转换功率增益适用于任意终端阻抗环境(来源:美国国家仪器NI射频测量白皮书。在5G通信基站设计中,匹配功率增益直接影响着信号发射效率,典型应用场景包括低噪声放大器(LNA)的稳定性设计和功率放大器(PA)的线性度优化(参考:罗德与施瓦茨公司《射频工程手册》。
在射频和电子工程领域,“匹配功率增益”是一个结合了阻抗匹配与功率放大性能的概念,其核心含义如下:
匹配功率增益指在阻抗匹配条件下,放大器或电路网络输出的功率与输入功率的比值,通常以分贝(dB)为单位表示。它反映了系统在优化阻抗匹配时的最大功率放大能力。
阻抗匹配(Matching)
通过匹配网络(如传输线、调谐电路)使信号源、负载与传输线阻抗一致,目的是减少信号反射,实现最大功率传输。例如,若源阻抗与负载阻抗不匹配,部分功率会被反射,导致实际传输功率降低。
功率增益(Power Gain)
定义为输出功率((P{text{out}}))与输入功率((P{text{in}}))的比值,用分贝表示为:
$$
G{text{dB}} = 10 cdot log{10}left(frac{P{text{out}}}{P{text{in}}}right)
$$
若涉及电压或电流增益,则需考虑平方关系,例如电压增益为:
$$
G{text{dB}} = 20 cdot log{10}left(frac{V{text{out}}}{V{text{in}}}right)
$$
(公式来源:)
匹配功率增益是衡量电路在阻抗匹配状态下功率放大能力的关键指标,其实现依赖于阻抗匹配技术和分贝计算模型。实际工程中需综合考虑匹配网络设计与增益性能的平衡。
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