微波第一和二章绪论及传输线理论.ppt

阻抗圆图 导纳圆图 电阻r 电导g 电抗x 电纳b 右半横轴： 电压波腹点、s 右半横轴： 电压波节点、K 左半横轴： 电压波节点、K 左半横轴： 电压波腹点、s 右端点：开路点 右端点：短路点 左端点：短路点 左端点：开路点 等电阻圆 等电抗圆 等电导圆 等电纳圆 §1.5 阻抗圆图和导纳圆图 上半圆：感性 上半圆：容性 下半圆：容性 下半圆：感性 利用阻抗圆图计算导纳问题 §1.5 阻抗圆图和导纳圆图 （1） 应如实地把等r圆视为等g圆；把等x圆视为等b圆； （2） 实轴上半平面仍代表正电纳（+jb）, 下半平面仍代表 负电纳（-jb）。这是与导纳圆图的不同之处； （3） 实轴为纯电导，导纳“匹配点”仍在坐标原点； （2） 电刻度的起算点是右端点。 相同点: 不同点: （1） “短路点”在实轴右端点，“开路点”在实轴左端点； 利用阻抗圆图计算导纳问题 §1.5 阻抗圆图和导纳圆图 例：已知双线特性阻抗Zc=400Ω,其长度l=0.6λ,归一化输入导纳为 yin=0.35－j0.735，求负载导纳Yl 。 分析： 两种解法: 一是将各导纳值换算为阻抗后在阻抗圆图上求解； 二是将导纳问题利用阻抗圆图计算。 作业： 1-3 1-11 1-13 1-17 1-19 1-21 1-22 1-28 1-29 §1.6 阻抗匹配 1.6.1 阻抗匹配的概念 ? 为了使信号源工作稳定，则要求没有或很少有返回信 号源的波——信号源匹配。 ? 为了使信号源输出最大功率，则要求信号源的内阻抗 与传输线始端的输入阻抗互为共轭复数——信号源与 传输线的共轭匹配； ? 为了使终端负载吸收全部入射功率，则要求终端负载 与传输线的特性阻抗相等——负载匹配； §1.6 阻抗匹配 1. 信号源阻抗共轭匹配 是指信号源与传输线的阻抗匹配。 当信号源内阻Zg=Zc时，获得信号源匹配。 此时信号源输出能量无反射地传送给传输线；另一方面，如传输线上反射波传至信号源，将全被信号源吸收。 信号源匹配对于工作的稳定性很重要。 此信号源叫匹配信号源。 1.6.1 阻抗匹配的概念 2.信号源匹配 §1.6 阻抗匹配 ? ? ? ? 信号源 负载 A A 为使信号源输出最大功率，要求Zg与Zin是共轭复数。即若 Zg Zin 则应有： (1.6-1) 传输线 1.6.1 阻抗匹配的概念 信号源输出最大功率定律证明 根据欧姆定律 负载吸收的实功率为 上式分母恒为正，当 即 时，Pl最小，这时 Pl对Rl求极值 求得 共轭匹配时信号源输出最大功率 信号源共轭匹配并不能保证传输线上没有反射存在，有可能呈驻波状态 3. 负载阻抗匹配 §1.6 阻抗匹配 从负载无反射波，则应行波匹配。即 信号源输出最大功率； 行波匹配 一般情况：信号源共轭匹配时（有虚部），线上有反射，呈行驻波。 1.6.1 阻抗匹配的概念 相反，没有反射的功率，传输状态并不一定意味着负载吸收最大功率。 注意：信号源输出最大功率时，线上不一定是行波状态； 即要信号源输出功率最大，又要没有反射。 §1.6 阻抗匹配 1.6.1 阻抗匹配的概念 加匹配装置 传输线 §1.6 阻抗匹配 1.6.2 λ/4阻抗变换器 回忆：λ/4传输线可以作为阻抗变换器： §1.6 阻抗匹配 1. 当Zl=Rl时（即终端接纯阻性负载） 此时可直接在传输线与负载之间加一段特性阻抗为Zc1的λ/4传输线，只要Zc1选择适当，就可实现传输线的匹配。如图： 要使主线匹配，要求： 所以： 1.6.2 λ/4阻抗变换器 2. 当Zl=Rl+jXl时（即终端接感性负载） 匹配线不能直接与负载相接，应选择主线上呈纯电阻位置。 要选择主线上电压波腹点或波节点。 在阻抗圆图上，若终端负载阻抗归一化值落在上半圆内，则可立即判定传输线上第一个出现的是“电压腹点”，即距感性负载首先出现的是电压腹点。由此接入λ/4传输线可使设备长度最短。 §1.6 阻抗匹配 1.6.2 λ/4阻抗变换器 在阻抗圆图上，实轴上的数字表示归一化阻抗的电阻值，为纯电阻。 选择电压波腹点还是波节点？ 已知腹点阻抗:Zcρ=Rmax §1.6 阻抗匹配 1.6.2 λ/4阻抗变换器 Zc Z1 Z2 即 直径d越小，在工艺上越不易实现，选择较大特性阻抗情形。可以选择第一个波节点处，这时阻抗为Zc/sZc，直径d越大，在工艺上越容易实现。 §1.6 阻抗匹配 1.6