新微波第3章传输线2.ppt

阻抗圆图特点 圆图的基本用法 匹配方式 四种典型实用匹配网络的性能与设计 ?／4变换器特性阻抗计算公式 例题：并联单分支调配器 距短路负载电长度为0.18，故负载应位于该点向负载转0.18，对应0.157处，由其与对应ρ圆交点查得: 或 0.157 0.337 〖例3 〗在Zo为50 ?的无耗线上测得SWR为5，电压驻波最小点出现在距负载?／3处，如图所示，求负载阻抗值。 〖 解 〗电压驻波最小点rmin＝l／5 ＝0.2，在阻抗圆图实轴左半径上，如图所示。 以rmin点沿等SWR＝5的圆反时针旋转 ?／3得到ZL＝0.77十j1.48，故得负载阻抗为： 与低频电路设计不同，微波电路和系统的设计(包括天线的设计)，不管是无源电路还是有源电路，都必须考虑其阻抗匹配问题。阻抗匹配网络是设计微波电路和系统时采用最多的电路元件。其根本原因是低频电路中所流动的是电压和电流，而微波电路所传输的是导行电磁波，不匹配就会引起严重的反射。 阻抗匹配 阻抗匹配（impedance matching）：使微波电路或系统无反射、 载波尽量接近行波状态的技术措施。 微波电路和系统设计时必须考虑的重要问题之一。 重要性主要表现在： ● 匹配时传输给负载的功率最大，传输线功率损耗最小。 ● 阻抗失配时，传输大功率易导致击穿。 ● 阻抗失配时的反射波会对信号源产生频率牵引作用，使信号源 工作不稳定，甚至 不能正常工作。 阻抗匹配的概念 负载阻抗匹配：目的是使负载无反射； 信号源阻抗匹配：目的是使信号源无反射；（加隔离器） 信号源共扼匹配 ：目的是使信号源的输出功率最大。 失配的传输系统 1、负载与传输线匹配： 2、信号源与传输线匹配： 3、信号源的共轭匹配： 假定信号源内阻抗固定，可改变输入阻抗使信号源传送给负载的功率最大。 共轭匹配条件： 讨 论 （负载可能不匹配，即可能有驻波） 注意：只有Zg尽可能小，才能获得最佳的系统效率！ 负载阻抗匹配 方法：在负载与传输线之间接入一个匹配网络，使其输入阻抗等于传输线的特性阻抗。 要求：简单易行、附加损耗小、频带宽、可调节以匹配不同的负载阻抗。 (1)集总元件L节匹配网络 在1GHz以下，采用两个电抗元件组成的L节网络来使任意负载阻抗与传输线匹配。这种L节匹配网络（L section matching network）的可能结构如图2.6－3所示。对不同的负载阻抗，其中的电抗元件可以是电感或电容，故有八种可能的匹配电路，可借助圆图来快速精确地设计。 原理：所有部分反射叠加为零。 应用范围： 只适用于匹配电阻性负载。（特点：简单实用） 若ZL为复阻抗，欲采用1／4变换器，可在ZL与变换器之间加一段移相线段，或在ZL处并联或串联适当的电抗短截线来变成实阻抗。但这样做的结果将改变等效负载的频率特性，减小匹配的带宽。 若ZL与ZO的阻抗比过大（或过小），或要求宽带工作时，则可采用 双节、三节或多节?／4变换器，其特性阻抗Z01、Z02、Z03、按一定规律定值，可使匹配性能最佳。 (2)?／4阻抗变换器 当 即 时 得 支节调配器(stub tuner)：在距负载某固定位置上并联或串联的终端短路或开路的传输线段(称为短截线或支节或分支线)。 支节数可以是一条或多条。该调配电路在微波频率便于分布元件制作。常用的是单支节并联调配支节。它特别容易用标准微带线或带状线来制作。 单支节并联调配器(single-stub tuner)：距负载d处并联长度L的终端短路或开路的短截线，如图所示。它是利用调节支节的位置d和支节长度L来实现匹配的。 选择d使从支节接入处向负载看去的导纳Y＝Yo十jB，然后选取支节的输入电纳为－jB就可达到匹配。 (3)分支线调配器 单支节并联调配器(single-stub tuner) 用?／4变换器匹配时，若阻抗变换比很大或要求宽频带工作时，可采用多节?／4变换器。当节数增加时，两节之间的特性阻抗阶梯变化就变得很小。在节数无限大的极限下就变成了连续的渐变线(tapered line)。 这种渐变线匹配节的长度L只要远大于工作波长，其输入驻波比就可以做到很小，而且频率越高，这个条件满足得越好。 (4)渐变线 指数渐变线(exponential tapered line) * * * * * * * * * * * * 史密斯圆图是天线和微波电路设计的重要工具。用史密斯圆图进行传输线问题的工程计算十分简便、直观，具有一定的精度，可满足一般工程设计要求。史密斯圆图的应用很广泛：可方便地进行归一化阻抗z、归一化导纳y和反射系数?三者之间的相互换算；可求得沿线各点的阻抗或导纳，进行阻抗匹配的设计和调整，包括确定匹配用短截线的长度和接入位置，分析调配