A 第2.6章 阻抗匹配.ppt

§2.6 阻抗匹配 1．阻抗匹配概念(impedance match) 阻抗匹配：是使微波电路或系统无反射、使系统处于行波或尽量接近行波状态的技术措施。 1）阻抗匹配的重要性 l 匹配时传输给传输线和负载的功率最大，馈线中的功率损耗最小； l 阻抗失配时传输大功率信号易导致击穿； l 阻抗失配时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。 其重要性： 在传输系统中一般情况下： 2）阻抗匹配问题 ① 负载与传输线之间的阻抗匹配，ZL=Z0 方法：在负载与传输线之间接入匹配装置，在匹配装置处的Zin=Z0（传输线的特性阻抗）。 目的：负载端无反射。 实质：人为产生一反射波，与实际负载的反射波相抵消。 在源端和负载端均有反射。 Zin=Z0 ② 信号源与传输线之间的阻抗匹配 a.信号源与负载线的匹配 目的：信号源端无反射 条件：* 选择负载阻抗ZL或传输线参数βl,Z0,使Zin=Zg； * 如果负载端已匹配，则应使Zing=Z0； 方法：在信号源与传输线之间接入匹配装置 实际情况：负载端总有反射，用隔离器吸收反射信号，使信号源稳定工作。 Zin Zing b. 信号源的共轭匹配 条件：使 ，或 目的：信号源输出给负载的功率最大 方法：在信号源与传输线之间接入匹配装置 应用：微波有源电路。 注意，此时反射系数 可能不等于零。 获得最大功率是由于多次反射波相位叠加所致。 例如当， 时则整个系统上无反射，但此时传送给负载的功率仅源输出功率的为一半，传输效率仅为50%。而要提高效率则只能减少Zg，这样就不再能维持 注意：最佳效率与无反射有时有矛盾。 1．负载阻抗匹配方法 要求匹配网络 简单易行 附加损耗小 频带宽 可调节 (1)集总元件L节匹配网络 适用范围：f 1GHz 用两个电抗（电感或电容）元件组成的L节网络来使任意负载阻抗（在某频率上）与传输线匹配。 可利用史密斯圆图进行快速精确的设计。 设计一个L节匹配网络，在500MHz使负载阻抗 与特性阻抗 的传输线匹配。 例1 解：归一化阻抗： zL旋转180°得到yL。 A jB Z L jX1 Z 0 zin zA,yA yA yL zA 此时zL在1+jx圆内,故用所示匹 配网络。分析 zin=1?zA+jx1=1?zA?yA=yL+jb?yL 设x10 zA=1-jx1 g=0.4 yA yL zA 由yA得到，zA=1-j1.2, 而最终匹配应为zin=1，故串联电抗应为jx1= j1.2。 得到串联电感L 和并联电容C 的匹配网络。 A jB Z L jX1 Z 0 zin zA,yA g=0.4 如图：应用λ/4线段的阻抗变换性： 匹配时应有：Zin=Z0 则λ/4线的特性阻抗应为： 特点：简单、实用 使用范围：实负载阻抗与传输线匹配。 (2)λ/4变换器 如果负载为ZL（复数），则可在λ/4变换器与负载之间加上一段移相线段，或在负载处并联或串联适当的电抗短截线---先变成实阻抗，再进行阻抗变换。 由于l/4变换器，与波长有关，频带变窄。 如要求在宽带工作时（或两阻抗比过大时），可采用双节、三节可多节λ/4变换器结构。 d 已知： ； 求：用λ/4变换器进行匹配的位置d 及 。 解：已知在电压最小点和电压最大点输入阻抗为纯电阻，故此阻抗匹配器应在此点接入。 例: 向电源方向最近的为 点， ； ；相对应 d Z0 ZL 0.203 5.15 该点的阻抗为： 即 则 则阻抗转换器的接入位置： d Z0 ZL (3) 支节调配器 支节调配器是在距离负载某固定位置上并联或串联终端短路或开路的传输线段构成。 常用并联调配支节。 支节数可以是一条、两条、三条或更多。 A B 单支节调配器 支节调配器是在距离负载d处并联或串联长度为l的终端短路或开路的短截线构成。 调节变量：d,l 并联支节：由负载阻抗经d 距离变换后，在B点的导纳Y=Y0+jB，如支节的电纳为-jB，---达到匹配； 串联支节：由负载阻抗经d 距离变换后，在B点的阻抗Z=Z0+jX，如支节的电抗为-jX，---达到匹配。 A B 例： Z0=50Ω，ZL=25+j75Ω，无耗线，求单支节短路 并联匹配的位置d和长度l。 A B 分析： C yc=y1+y2=y0 yc=y1+y2=y0 yC=y1+y2=1 y1=yC-y2=1-jb2 令y2=jb2 (短路支节) yL 负载导纳yL经d 的距离 yc zL yL y1 y1 y1 y2 -jb2 A