三匹配理论1.ppt

例题3.4 已知信号源内阻抗为250Ω，信号频率为500MHz，负载阻抗为50Ω，设计信号源和负载之间的L型匹配网络，使得负载吸收的功率达到最大。要求匹配网络为低通型，给出L型匹配网络具体结构和元件的参数值。 解：为使负载吸收的功率最大，信号源处应该是共轭匹配，应把负载阻抗50Ω变换到250Ω，低通型匹配网络的结构如下： 电路的品质因数 有以下等式成立： 求得： 例题3.4 L型匹配电路 解析法 Smith圆图解法 微波电路设计 预备知识 并联或串联电抗元件在圆图上的表示 1 2 3 4 预备知识 预备知识 一个ZL=50+j50的负载与一个L=8nH的电感相并联，假设传输线的特性阻抗Z0=50Ω，工作频率f0=1GHz，求该组合电路的总输入导纳。 预备知识 Z0=50Ω，得出Y0=0.02S 首先确定并联电感的电纳 这是一个并联电感，所以我们需要在等电导圆上从A点向上移动到-j到达B点，读出B点处的归一化输入导纳为 得到 预备知识 既含串联又含并联电抗元件电路输入阻抗的求解 预备知识 求如下图所示电路在f=100MHz时的输入阻抗。 解：取归一化因子Z0=50Ω，Y0=0.02S 现将阻抗和导纳均归一化： 拓扑网络的选择 拓扑网络的选择标准： 匹配电路元件值容易实现的。 考虑频率响应、直流偏置、稳定性。 L型匹配网络均是由电感或电容的串联或并联形式构成，其网络结构的频率响应可能是低通、高通响应。 微波电路设计 匹配网络的性能 匹配网络只能在某一个频点f0上实现良好的匹配，若工作频率偏离该频点将导致匹配恶化。 匹配网络可以是谐振频率为f0的谐振电路，匹配网络也因此可以用有载品质因数QL来描述，其量值等于谐振频率f0与3dB带宽(BW)的比值： Q值越高，匹配电路的带宽越窄；Q值越低，匹配电路的带宽越宽 微波电路设计 例、已知信号中心频率为800MHz，采用的匹配网络最大品质因数为5，则电路的带宽为160MHz。 集总参数匹配电路 微波电路设计 L型匹配电路 1 T型匹配电路 2 Π型匹配电路 3 T型匹配电路 T型匹配网络(T-type Matching Network)比使用两个元件的L型匹配网络增加了一个节点，从而使匹配电路的品质因数可调。 微波电路设计 解析法 仅分析纯电阻性信号源与负载条件下的设计方法。 T型匹配电路的设计步骤： 步骤一：确定工作频率fc、负载Q值、输入阻抗RS及输出阻抗RL。求出： 步骤二：根据等效T型匹配电路及相关公式计算XS1、XP1、XP2及XS2 微波电路设计 解析法 步骤二： 微波电路设计 解析法 步骤三：根据电路选用元件的不同，可有4种形式。 微波电路设计 例3.5： 设计一个工作中心频率为1GHz，带宽为200MHz的T型阻抗变换器，将负载阻抗50Ω变换到200Ω。给出T型阻抗变换器具体结构和元件的参数值。 解：选用T型阻抗变换器的具体结构如下： 电路的负载Q值为 负载和信号源均上变换到的电阻值为 有以下等式成立： 例3.5： 得到： 有以下等式成立： 得到： 集总参数匹配电路 微波电路设计 L型匹配电路 1 T型匹配电路 2 Π型匹配电路 3 Π型匹配电路 П型匹配电路与T型匹配电路相似，比使用两个元件的L型匹配网络增加一个节点，从而使匹配电路的品质因数可调。 微波电路设计 解析法 步骤一：确定工作频率fc、负载Q值、输入阻抗RS及输出阻抗RL。求出 步骤二：计算XS1、XP1、XP2及XS2 微波电路设计 （RSRL) 解析法 步骤三：依据电路选用元件的不同，可有4种形式 微波电路设计 例3.6 设计一个工作中心频率为600MHz，带宽为200MHz的Π型阻抗变换器，将负载阻抗150Ω变换到100Ω。给出Π型阻抗变换器具体结构和元件的参数值。 解：选用Π型阻抗变换器的具体结构如下： 电路的负载Q值为 负载和信号源均下变换到的电阻值为 例3.6 有以下等式成立： 得到： 有以下等式成立： 得到： 例3.7 设计一个工作中心频率为600MHz，带宽为200MHz的Π型阻抗变换器，将负载阻抗300Ω变换到150Ω。给出Π型阻抗变换器具体结构和元件的参数值。 解：选用Π型阻抗变换器的具体结构如下： 电路的负载Q值为 负载和信号源均下变换到的电阻值为 有以下等式成立： 得到： 有以下等式成立： 得到： 例3.7 电子工业出版社 CCEE 清华大学出版社 第三章 匹配理论1 射频微波电路设计 微波电路设计 主要内容 3.1 基本阻抗匹配理论 3.2 集总参数匹配电路 3.3 微带线型匹配电路 3.1 基本阻抗匹配理论 微波电路设计 匹配电路的概念及意义 1 共轭匹配 2 行波匹配 3 匹配电路的概念及意义 在设计射频电路匹配网络时，主要考虑以下三方面的要求