磁阻式旋转变压器信号绕组阻抗匹配分析
阻抗匹配的原理
阻抗匹配概念阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态。
对于不同特性的电路，匹配条件是不一样的。
在纯电阻电路中，当负载电阻等于激励源内阻时，则输出功率为最大，这种工作状态称为匹配，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。
这种匹配条件称为共扼匹配。
阻抗匹配（Impedance matching）是微波电子学里的一部分，主要用于上，来达至所有高频的微波信号皆能传至负载点的目的，不会有信号反射回来源点，从而提升能源效益。
大体上，阻抗匹配有两种，一种是透过改变阻抗力（lumped-circuit matching），另一种则是调整传输线的波长（transmission line matching）。
要匹配一组线路，首先把负载点的阻抗值，除以传输线的特性阻抗值来归一化，然后把数值划在史密夫图表上。
右图中R为负载电阻，r为电源E的内阻，E为电压源。
由于r的存在，当R很大时，电路接近开路状态；而当R很少时接近短路状态。
显然负载在开路及短路状态都不能获得最大功率。
根据式:从上式可看出，当R=r时式中的式中分母中的(R-r)的值最小为0，此时负载所获取的功率最大。
所以，当负载电阻等于电源内阻时，负载将获得最大功率。
这就是电子电路阻抗匹配的基本原理。
改变阻抗力把电感与负载串联起来，即可增加或减少负载的阻抗值，在图表上的点会沿著代表实数电阻的圆圈走动。
如果把电容或电感接地，首先图表上的点会以图中心旋转180度，然后才沿电阻圈走动，再沿中心旋转180度。
重覆以上方法直至电阻值变成1，即可直接把阻抗力变为零完成匹配。
调整传输线由负载点至来源点加长传输线，在图表上的圆点会沿著图中心以逆时针方向走动，直至走到电阻值为1的圆圈上，即可加电容或电感把阻抗力调整为零，完成匹配阻抗匹配则传输功率大，对于一个电源来讲，单它的内阻等于负载时，输出功率最大，此时阻抗匹配。
一文掌握阻抗匹配（总结篇）
一文掌握阻抗匹配（总结篇）我们在上周的文章中，着重介绍了阻抗匹配的相关概念和方法。
阻抗匹配，作为射频设计中最为重要的一个环节，每一个射频工程师都无法绕过去的。
今天我们再加以总结，把整个阻抗匹配，展现给大家。
Chapter 1阻抗三兄弟射频工程师必知必会——阻抗，特征阻抗与等效阻抗阻抗，顾名思义就是对电路中电流起到阻碍作用的元器件。
我们在射频电路中，又引入了特征阻抗和等效阻抗两个概念。
No.1.1 阻抗谈到阻抗的概念，大家的第一影响就是电阻和电抗的组合。
没错，在低频领域，或者在我们学习的电路原理的课程中，阻抗就是电阻和电抗的组合。
我们借用百度百科的定义就是：在具有电阻、电感和电容的电路里，对电路中的电流所起的阻碍作用叫做阻抗。
阻抗常用Z表示，是一个复数，实部称为电阻，虚部称为电抗，其中电容在电路中对交流电所起的阻碍作用称为容抗,电感在电路中对交流电所起的阻碍作用称为感抗，电容和电感在电路中对交流电引起的阻碍作用总称为电抗。
阻抗的单位是欧姆。
阻抗可以是电阻、电容、电感的任意组合对电流起到的阻碍作用。
由于电容对直流电的阻抗无穷大，而电感对直流电的阻抗是零，因此，阻抗更多用于描述交流电路中对电流的阻碍作用。
高阻抗是指阻抗值大，低阻抗是指阻抗值小。
对于一个具体电路，阻抗不是不变的，而是随着频率变化而变化。
在电阻、电感和电容串联电路中，电路的阻抗一般来说比电阻大。
也就是阻抗减小到最小值。
在电感和电容并联电路中，谐振的时候阻抗增加到最大值，这和串联电路相反。
阻抗从字面上看就与电阻不一样，其中只有一个阻字是相同的，而另一个抗字呢？简单地说，阻抗就是电阻加电抗，所以才叫阻抗；周延一点地说，阻抗就是电阻、电容抗及电感抗在向量上的和。
在直流电的世界中，物体对电流阻碍的作用叫做电阻，世界上所有的物质都有电阻，只是电阻值的大小差异而已。
电阻小的物质称作良导体，电阻很大的物质称作非导体，而最近在高科技领域中称的超导体，则是一种电阻值几近于零的东西。
阻抗匹配反射系数
阻抗匹配反射系数一、引言在电子通信、电力系统等领域，阻抗匹配与反射系数的研究一直是热门话题。
阻抗匹配技术旨在使传输线上的能量损耗最小，从而提高系统的效率。
本文将详细介绍阻抗匹配的概念、原理，以及反射系数的计算与分析，并结合实际应用案例进行探讨。
二、阻抗匹配的概念与原理1.阻抗的定义阻抗是表示电路中对交流信号阻碍程度的物理量，它包括电阻和电感两部分。
在复数形式下，阻抗表示为Z=R+jX，其中R为电阻，X为电感。
2.阻抗匹配的含义阻抗匹配指的是传输线上的电压与电流的比值等于负载阻抗与传输线特性阻抗的比值，即实现电压匹配和电流匹配。
在实际应用中，阻抗匹配可以减少能量损耗，提高系统的工作效率。
3.阻抗匹配的原理根据欧姆定律，电压、电流和阻抗之间的关系为V=IZ。
当传输线上的电压V与电流I满足一定的比例关系时，即可实现阻抗匹配。
这个比例关系可以通过调整负载阻抗或传输线特性阻抗来实现。
三、反射系数的计算与分析1.反射系数的定义与计算公式反射系数γ表示入射波与反射波之间的比例关系，其计算公式为γ=V反射/V入射。
在阻抗匹配的情况下，反射系数接近于0，表示入射波几乎无反射。
2.不同阻抗下的反射系数当负载阻抗与传输线特性阻抗相等时，即ZL=Z0，反射系数γ=0。
当负载阻抗大于传输线特性阻抗时，即ZL>Z0，反射系数γ为负，表示入射波被反射。
当负载阻抗小于传输线特性阻抗时，即ZL<Z0，反射系数γ为正，表示入射波与反射波叠加，增加了传输线的有效阻抗。
3.反射系数与阻抗匹配的关系反射系数γ与阻抗匹配程度密切相关。
当反射系数接近于0时，阻抗匹配程度高，能量损耗小；当反射系数较大时，阻抗匹配程度低，能量损耗大。
四、阻抗匹配在实际应用中的案例分析1.通信系统中的阻抗匹配在通信系统中，信号传输线与负载之间的阻抗匹配至关重要。
通过合理设计传输线和负载的阻抗，可以降低信号反射，提高信号传输效率。
2.电力系统中的阻抗匹配在电力系统中，输电线路的阻抗匹配技术可以减少线路损耗，提高输电能力。
第6章旋转变压器解析ppt课件
根据楞次定律，旋转变压器工作时交轴磁通 Φq34
在绕组D3-D4中要感生电流，该电流产生的磁通对交轴 磁通 Φq34有着强烈的去磁作用，从而达到补偿的目的。
第四章 旋转变压器
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图 6 - 6 原边补偿的正余弦旋转变压器
第四章 旋转变压器
可以证明, 当定子交轴绕组外接阻抗Z等于励磁电源内阻 抗Zn, 即Z=Zn时, 由转子电流所引起的输出特性畸变可以 得到完全的补偿。 因为一般电源内阻抗Zn值很小, 所以 实际应用中经常把交轴绕组直接短路, 同样可以达到完全 补偿的目的。
改写为：
U R1 U f1
ku
cos
（6-13）
式中，转角 在0o-360o之间变化，cos 在+1~-1范围内变
动，因为变比 k u 为常数，故比值 U R1 U f 1 将在 ku 范围 内变化。如果调节 到某定值，则得到唯一的 U R1 U f 1，
这就是比例式旋转变压器的工作原理。
(6-3)
与变压器类似，忽略定子励磁绕组内阻和漏电抗， 则ED=Uf1，空载时转子输出绕组电势等于电压，则式6-3 可写成：
U R1 kuU f 1 cos U R2 kuU f 2 sin
(6-4)
第四章 旋转变压器
6.3.2 负载后输出特性的畸变
图6-3
旋转变压器在运行时总要接上一定的负载, 如图6-3中 Z1、 Z2输出绕组接入负载阻抗ZL1。 旋转变压器的输出电 压随转角的变化已偏离正弦关系, 空载和负载时输出特性 曲线的对比如图 4 - 5 所示。 如果负载电流越大, 两曲线的 差别也越大。这种输出特性偏离理论上的正余弦规律的现 象被称为输出特性的畸变。 但是, 这种畸变必须加以消除, 以减少系统误差和提高精确度。
阻抗匹配详解及高频阻抗匹配实例
英文名称：impedance matching基本概念信号传输过程中负载阻抗和信源内阻抗之间的特定配合关系。
一件器材的输出阻抗和所连接的负载阻抗之间所应满足的某种关系，以免接上负载后对器材本身的工作状态产生明显的影响。
对电子设备互连来说，例如信号源连放大器，前级连后级，只要后一级的输入阻抗大于前一级的输出阻抗5-10倍以上，就可认为阻抗匹配良好；对于放大器连接音箱来说，电子管机应选用与其输出端标称阻抗相等或接近的音箱，而晶体管放大器则无此限制，可以接任何阻抗的音箱。
匹配条件①负载阻抗等于信源内阻抗，即它们的模与辐角分别相等，这时在负载阻抗上可以得到无失真的电压传输。
②负载阻抗等于信源内阻抗的共轭值，即它们的模相等而辐角之和为零。
这时在负载阻抗上可以得到最大功率。
这种匹配条件称为共轭匹配。
如果信源内阻抗和负载阻抗均为纯阻性，则两种匹配条件是等同的。
阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态。
对于不同特性的电路，匹配条件是不一样的。
在纯电阻电路中，当负载电阻等于激励源内阻时，则输出功率为最大，这种工作状态称为匹配，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，电抗成份绝对值相等而符号相反。
这种匹配条件称为共扼匹配。
阻抗匹配（Impedance matching）是微波电子学里的一部分，主要用于传输线上，来达至所有高频的微波信号皆能传至负载点的目的，不会有信号反射回来源点，从而提升能源效益。
史密夫图表上。
电容或电感与负载串联起来，即可增加或减少负载的阻抗值，在图表上的点会沿著代表实数电阻的圆圈走动。
如果把电容或电感接地，首先图表上的点会以图中心旋转180度，然后才沿电阻圈走动，再沿中心旋转180度。
重覆以上方法直至电阻值变成1，即可直接把阻抗力变为零完成匹配。
共轭匹配在信号源给定的情况下，输出功率取决于负载电阻与信号源内阻之比K，当两者相等，即K=1时，输出功率最大。
旋转变压器
7-3 旋转变压器旋转变压器是一种输出电压随转子转角变化的信号元件。
当激磁绕组以一定频率的交流电激励时，输出绕组的电压可与转角的正弦、余弦成函数关系，或在一定范围内可以成线性关系。
它广泛用于自动控制系统中的三角运算、传输角度数据等，也可以作为移相器用。
一、使用说明D56旋转变压器，中频电源实验装置是由旋转变压器中频电源和旋转变压器实验仪两部分组合而成。
(一) 实验仪1、旋转变压器技术指标型号：36XZ20-5电压比：0.56电压：60V频率：400Hz激励方：定子空载阻抗；2000Ω绝缘电阻：≥100MΩ精度：1级2、刻度盘1）本装置将旋转变压器转轴与刻度盘固紧连接，使用时旋转刻度盘手柄即可完成转轴旋转。
2）可轻松旋转刻度盘，但不允许用力向外拉，以防轴头变形。
3、接线柱本装置将旋转变压器的引线端与接线柱一一对应连接，使用时根据实验接线图用手枪插头（或鳄鱼夹），将接线柱连结即可完成实验要求。
(二) 中频电源1、技术参数波形：正弦波频率：400Hz±5Hz电压：0～70V失真度：1%负载：36XZ20-5旋转变压器2、电原理框图3、结构特征 1）前面板用214电压表用于指示输出电压，下端是400HZ 中频电源的输出端。
2) 输出调节旋钮顺时针旋转为增大输出幅度，逆时针旋转为减小输出幅度。
二、正余弦旋转变压器实验（一）实验目的1、研究测定正余弦旋转变压器的空载输出特性和负载输出特性。
2、研究测定二次侧补偿、一次侧补偿的正余弦旋转变压器的输出特性。
3、了解正余弦旋转变压器的几种应用情况。
（二）预习要点1、正余弦旋转变压器的工作原理。
2、正余弦旋转变压器的主要特性及其实验方法。
（三）实验项目1、测定正余弦旋转变压器的空载时的输出特性2、测定负载对输出特性的影响3、二次侧补偿后负载时的输出特性4、一次侧补偿后负载时的输出特性5、正余弦旋转变压器作线性应用时的接线图（四）实验方法1、实验设备2、屏上挂件排列顺序 D56、D51、D423、测定正余弦旋转变压器空载时的输出特性图7-3 正余弦旋转变压器空载及负载实验接线图1）按图7-3接线。
旋转变压器工作原理及其应用于自动控制的实例分析
旋转变压器工作原理及其应用于自动控制的实例分析摘要：旋转变压器是一种高分辨率的角度传感器。
本文在介绍旋转变压器工作原理之外，对以AD2S1200 为核心的数字解码电路系统和基于现场可编程门阵列（FPGA）的多通道旋转变压器测角系统的两个实例进行了简单分析。
通过学习研究人员实验和理论相结合后得到的方案检验结果和误差来源判断，对于旋转变压器的功能和应用的理解有所开拓，并提供了创新的思路。
关键词：旋转变压器角度传感器解码电路 FPGA 测角系统1 旋转变压器工作原理1.1基本原理旋转变压器是一种输出电压随转子转角变化的信号元件。
当励磁绕组以一定频率的交流电压励磁时，输出绕组的电压幅值与转子转角成正弦、余弦函数关系，或保持某一比例关系，或在一定转角范围内与转角成线性关系。
它主要用于坐标变换、三角运算和角度数据传输，也可以作为两相移相器用在角度-数字转换装置中。
如图1 所示，R1、R2为旋转变压器的激励端口，S1、S2为旋转变压器的正弦信号输出端口，S3、S4为旋转变压器的余弦信号输出端口。
当在初级激励绕组端口R1、R2加上1个正弦激励信号时，在次级绕组上将产生一对感应信号。
设转子R1—R2 激磁绕组施加的激磁电压为：则定子S1—S2、S3—S4 之间的正、余弦输出绕组输出电压分别为：式（ 3）中Um为正、余弦绕组感应交流电势的振幅值，θ 为余弦绕组轴线S3—S4 与转子激磁绕组轴线R1—R2 之夹角，即被测转轴量旋转的角度信息。
求解θ 典型的处理方法是将式（ 2）、式（ 3）相除得表达式（ 4），即：式（ 4）可以求出式（ 5）0°≤θ≤90° 的反正切转角值，即：1.2 旋转变压器结构与分类旋转变压器是一种可变化的耦合變压器，其初级线圈绕组和2个次级线圈绕组之间的磁耦合成度根据转子的位置而改变，转子通常安装在电机轴上。
标准旋转变压器的初级激励绕组固定在转子上，2个次级绕组固定在定子上。
阻抗匹配平衡变压器设计的优化探讨
1 阻抗匹配平衡变压器的基本原理阻抗匹配平衡变压器采用Y 联结，AN 、BN 、CN 为原边三相绕组，中性点可以引出接地。
副边绕组由A 相、B 相、C 组组成。
其中，A 相为ab 、cd ，B 相为ae ，C 相为de 、bc 。
A 相副边绕组、B 相副边绕组、C 相副边绕组共同组成了一个闭合的回路，顶点为a 、b 、c 、d 、e 。
变压器原边侧中的A 、B 、C 共同构成了一个三相系统，N 为中性点，a 、b 、c 为副边输出端，构成了两相系统。
在原边侧Y 形中所连接的三个绕组匝数为W 1、W 2、W 3、W 4。
副边侧的5个绕组中，绕组的匝数表示均不同，B 2绕组对应W 2，A 2、C 2绕组对应W 3，A 3、C 3对应的是W 4。
几组匝数之间的关系为：−=+=+=6/)33(6/)33(2423432W W W W W W W （1）根据式（1）可以得出变压器副边各绕组电压之间的关系。
各个绕组之间电压的大小与绕组的匝数形成正比，可以满足各个绕组电压向量的条件。
2 新型平衡变压器数学模型阻抗匹配平衡变压器优化设计数学模型包含变量与约束条件的选择以及目标函数的确定。
变量的选择要满足一定原则，如变量之间独立存在；选择对目标函数和约束条件影响较大的参数；符合工程实际需求；考虑变压器的对称结构等。
平衡变压器引出接地的关系为I A +I B +I C =I N 。
不管平衡变压器接触任何单相负载，都要满足变压器的平衡条件。
当变压器的一相发生变化后，另一相的负载也会正常运行，不会受到影响。
通过平衡变压器的特性可以得到，系数矩阵需要满足元素之和为0的条件。
根据平衡变压器的平衡条件，可以得到：()0633633=−++−+−+ζζζ （2）其中，31=ζ。
在设计变压器时，要想满足等式关系，在变压器的副边输出端要连接单相负载，才不会让变压器的原边侧产生零序电流。
满足平衡条件后，一次侧与二次侧的电流关系也将成立。
第四章旋转变压器1
（4-13）
式中， ku = Wz / WD —旋转变压器转、定子的匝 数比，即变比，是一个常数。
•
图 4-7
B j 的分解
•
可见，空载且 U j 保持不变时，转子输出绕组 Z1Z 2 的输出电压与转子转角呈余弦 函数关系。因此，称 Z1Z 2 绕组为余弦输出绕组。 （4）转子绕组 Z 3 Z 4 中感应电势 在 Z 3 Z 4 绕组中产生的感应电势 Es 为
图 4-9 副边补偿
•
分别产生感应电势 ES 和 EC ，在励磁绕组中产生 E j ，转子绕组中的负载电流
I c 和 I s 分别为
•
•
Ic =
k uU j cos θ Ec = z fc + z c z fc + z c
（4-14）
• •
Is =
k uU j sin θ Es = z fs + z s z fs + z s
I2W2 。铁心内主磁通 φ 是由上述两个磁势的合成磁势所产生。这样，将有磁势
平衡方程
• • •
I 1 W1 + I 2 W2 = I 0 W1
式中
I 1 W1 ——负载情况下原边绕组产生的磁势 I 2 W2 ——负载情况下副边绕组产生的磁势 I 0 W1 ——空载时原边绕组产生的磁势。
• •
•移项后，整理得sinθ• •（4-15）
在正弦绕组中，由负载电流 I s 产生的磁密为 B s ，它的交轴磁密 B sq
B sq = B s cos θ = k c I s cos θ
将式（4—14）代入，有
• • • • • • • • • • • •
图 4-1 变压器惯例
•