三匹配理论2.ppt

电子工业出版社 CCEE 清华大学出版社 第三章 匹配理论2 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 微带线型匹配电路 微波电路设计 串联型微波匹配电路 1 并联型微波匹配电路 2 混合式匹配电路 3 串联型微波匹配电路 串联型微波匹配电路的基本结构是λ/4波阻抗变换器 传输线的特性阻抗等于负载与输入阻抗的几何平均值。 微波电路设计 匹配线特性阻抗 串联型微波匹配电路 短路短截线和开路短截线 微波电路设计 串联型微波匹配电路 微波电路设计 串联型微波匹配电路结构 匹配思想：负载阻抗为ZL，设相应的导纳为YL=G+jB，ZL和开路短截线并联，可以选取开路短截线的导纳为-jB，它的长度l由 来确定。则并联之后的总导纳等于G，阻抗为1/G，是一个纯电阻，之后接一段传输线，选取传输线的长度为λ/4，利用传输线的λ/4阻抗变换特性，选取传输线的特性阻抗为 便可以变换到特性阻抗Z0。 例1 设计一个单分支匹配电路将负载阻抗ZL=20+j35Ω转换到Zin=50Ω的输入阻抗。要求使用特性阻抗为50Ω的λ/4传输线和开路短截线。 图解法 微波电路设计 匹配过程图 例1 微波电路设计 归一化负载阻抗标在圆图上 λ/4传输线把实阻抗匹配到50Ω 先把复数阻抗匹配到实数，再通过λ/4微带线实现匹配 并联一个特性阻抗为50Ω的开路短截线， 史密斯圆上沿着导纳圆图顺时针旋转交实轴于点 匹配电路 例2 考虑一个特性阻抗为50Ω，终端接有负载阻抗ZL=100Ω的传输线，当在距负载d=0.25λ处串接一长度l=0.125λ的短路短截线后，计算传输线的输入阻抗。 微波电路设计 例2 例3.6 微波电路设计 微带线型匹配电路 微波电路设计 串联型微波匹配电路 1 并联型微波匹配电路 2 混合式匹配电路 3 匹配的思想: 负载ZL接一段特性阻抗为Z0，长度为d的传输线后，导纳为G+jB。设长度为l的开路短截线特性阻抗为Z0，导纳为jB1，若使并联之后的阻抗为Z0，导纳为Y0，则有G=Y0，B=-B1，便可以完成匹配。因此首先给ZL接一段传输线，使得传输线长度为d时，输入导纳为Y0+jB，以后再并联开路短截线，使得开路短截线长度为l时，它的导纳为-jB，其长度l由 确定。 微波电路设计 串联传输线和并联传输线的特征阻抗 串联传输线的长度 并传输线的长度 已知终端阻抗的匹配方法 并联型微波匹配电路—单枝节匹配 单枝节匹配 微波电路设计 负载阻抗 从负载移动距离d的输入阻抗 导纳 单枝节匹配 微波电路设计 匹配条件 单枝节匹配 并联的枝节线，就是将初始输入导纳的虚部抵消。 微波电路设计 并联短路枝节线的长度 并联短路线 并联开路线 并联开路线长度 B0 B0 B0 B0 例3 设计一个单分支匹配电路将负载ZL=25+j10Ω的阻抗匹配到Zin=50Ω的输入阻抗。工作频率在2.4GHz，要求使用特性阻抗为50Ω的传输线和开路短截线。求传输线和开路短截线的电长度。 微波电路设计 匹配过程图 匹配电路 例3 在史密斯圆图上，是从交点出发沿着等导纳圆1+jb顺时针旋转到1+j0，完成匹配。 微波电路设计 归一化负载阻抗标在圆图上 并联一段50Ω的开路短截线,导纳值为 从负载线出发，串联一特性阻抗为50Ω的传输线 史密斯圆图上顺时针旋转交导纳圆 于 微带线型匹配电路 微波电路设计 串联型微波匹配电路 1 并联型微波匹配电路 2 混合式匹配电路 3 混合式匹配电路 在射频的中间频率段，既可以使用分布参数元件进行匹配电路的设计，也可以使用集总参数元件进行匹配电路的设计。 使用混合参数元件的匹配电路能够达到好的效果。 匹配电路包括几段串联的传输线以及间隔匹配的并联电容。 电感比电容有更高的寄生参数，很少使用电感而用微带线。 微波电路设计 混合式匹配电路 微波电路设计 混合型匹配电路示意图 例4 采用混合型匹配电路，设计一个匹配电路将ZL=30+j25Ω的负载阻抗变换成Zin=60+j100Ω的输入阻抗。已知传输线的特性阻抗为50Ω，工作频率为1.5GHz。 微波电路设计 匹配过程图 匹配电路 例4 微波电路设计 归一化负载阻抗标在圆图上 归一化输入阻抗 串联传输线：史密斯圆图上从 归一化负载点出发顺时针旋转至y1点 并联电容 串联一段串联传输线至归一化源阻抗点 史密斯圆图上从y1点出发沿导纳圆图 顺时针旋转至y2点 交点 完成匹配 电子工业出版社 CCEE 清华大学出版社