第二章传输线理论选读.ppt

假设负载的阻抗为ZL=RL+jXL=1/YL,则从负载移动距离d的输入阻抗为： 该点的导纳为Yin＝G＋jB＝1/Zin 由上面的t可以求出对应的长度d. 如果要实现匹配，应该使得输入导纳G=Y0=1/Z0,从而上面的式子可以化简为：这里令t=tg(2πd/λg) 上面的分析可以确定串联传输线的长度d。对于并联的枝节线，就是将开始输入导纳的虚部抵消。 (a)如果采用的是并联短路线有： 短路线的输入阻抗为： 如果对应的计算出来的长度为负值，则长度L应该由计算的长度值加半个导波波长（半个导播波长对应在Smith圆图上转一圈）。 (b)如果采用的是并联开路线有： 如果对应的计算出来的长度为负值，则长度L应该由计算的长度值加半个导波波长（半个导播波长对应在Smith圆图上转一圈）。 同理：当负载串联一个长度为d的传输线，再串联单支节线的 计算公式： 匹配的原理在于串联一段传输线d,使得其输入阻抗的实部等于特性阻抗Z0. 因此有如下的方程： 短路线的输入阻抗为： 为了求串联枝节线的长度，串联短路线的阻抗应该抵消d输入阻抗的虚部。 如果采用的是串联开路线有： 例题2.6-2特性阻抗z0为50欧的无损耗传输线终端接ZL为25+j75欧的负载，采用单支节匹配求d和L 解:(1)归一化负载阻抗：zL=(25+j75)/50=0.5+j1.5 在圆图上标出ZL,旋转180度得归一化负载导纳为yL=0.2-j0.6,其向电源电长度为0.412λ。 (2)归一化负载沿等反射系数圆顺时针(向电源方向)旋转，交g=1的圆于两个交点： 前面介绍的单枝节线可以匹配任意负载阻抗到特定的传输线，但是作为调谐元件需要改变串联传输线的长度，在电路制作好的情况下调谐是非常困难的。这种电路对于固定匹配电路不会产生问题，但是如果希望调协电路则该种结构会很困难。为此，引入双调谐元件构成的匹配电路。 双枝节线匹配网络： Y1 Y2 双支节调配器(double stub tuner）在两个固定位置(间距为1/8,2/8,3/8个波长，而非1/2个波长)并联(串联)接入短路或开路线。 匹配思想：是调节第一支节的电纳使得Y1处的输入导纳落到旋转后的归一化电导圆上，再经过长度为d的串联传输线(?/8),旋转到归一化电导圆上，再调第二支节达到匹配。 Y1 Y2 如图所示，设负载的输入导纳为：YL=GL+j(BL),(这里为了分析方便没有考虑左图串联传输线l1,其实也可以看作该负载导纳是原负载导纳串联传输线l1后的导纳，即ZD处的导纳)，则并联一个电纳为B1的总的导纳为： 经过长度为d的传输线的转换，则Y2为： 解法：调节支节1匹配实部(得出支节长度、虚部值)，调节支节2匹配虚部(得出支节长度) 要实现匹配则Y2的实部必须等于Y0，从而得到下面的公式： 由该二元一次方程可以求出： 由于负载电导应该为实数，因此上面的完全平方根中的值应该是非负数： 由上面的GL的求解公式可以知道GL的取值范围是： 上面的公式给出了枝节线间距为d时可以匹配的负载的导纳取值范围，可见双枝节线不能匹配所有的负载阻抗。 如果串联传输线d的距离为1/8或3/8或5/8个导波波长，则归一化负载电导的取值范围为： 即负载的电导值小于2的情况下，双枝节线可以实现匹配，反之则属于匹配禁区，不能实现匹配。(即负载导纳串联一段传输线后的导纳应该在常数导纳圆2之外，才能够采用双枝节线实现匹配) （2）d确定以后，即t确定了，一般情况下d取1/8导波波长的奇数倍， 由上面的公式第一个枝节线的电纳B1为： （1）通过第一个枝节线将负载导纳变换到旋转后的电导为1＋jb的电导圆图上， 其中旋转量是两并联支节线距离对应的电长度。 （3）第2个枝节线的电纳B2的作用是抵消电导Y2的虚部，因此其值的大小为Y2虚部的相反数。 对应支节线的长度可以由B（B1或B2）值求得： Y1 Y2 例子：2.6-3如图所示同轴双枝节匹配器，求枝节长度l1和l2 (4)渐变线 如图所示两个实数阻抗可以通过0.25个波长的波长变换器进行匹配。但是要求更大的匹配带宽的时候，可以采用多节1/4波长的波长变换器，当变换的节数增加的，各节之间的特性阻抗相差越来越小，从而趋于渐变线。 渐变线的好处：带宽大，驻波可以做到很小。 阻抗增量阶梯变化模型 渐变线匹配节 (a)指数渐变线 即传输线上的特性阻抗呈指数形式变化，其描述的方程为： 指数渐变线在给定阻抗变换比(ZL/Zo)和负载反射系数时，其最短长度可以通过下面的式子确定： 入射波和反射波叠加，形成驻波，其振幅如果超过击穿电压，则会导致大功率击穿 （阻抗失配会对信号源产生频率牵引作用，导致信号源工作不稳定，甚至不能正常工作。） 2.6阻抗匹配 1)匹配的目的：使微波电路或系统无反射，