0阻抗匹配与阻抗变换[精品].ppt

要想扩展工作频带,可以采用多级λ/4阻抗变换器串联的方式。以两节为例: 多级串联型匹配电路的设计可以用切比雪夫多项式综合。 指数线型阻抗变换器是多节λ/4阻抗变换器的极限形式, 可利用计算软件结合PCB和工艺实现。 其他匹配方式： 串联型匹配 λ/8阻抗变换器 集总参数元件与分布参数元件组合 网络转换方法 3.5 波导和同轴线型匹配电路 1. 波导型匹配电路 波导形式的传输线实现匹配是在电路中引入合适的电抗元件。波导结构内电抗元件有两种形式: 销钉和膜片。调整方便、 用途最广的是销钉。 图 3-16波导销钉调配元件 销钉 在矩形波导中采用一根或多根垂直对穿波导宽壁的金属圆棒，称为电感销钉 在矩形波导中采用一根或多根垂直对穿波导窄壁的金属圆棒，称为电容销钉 电感销钉的计算: 电容销钉的计算: 通常使用的调配电路是在销钉基础上形成的螺钉调配器(一个螺钉等效一个枝节), 基本结构都是在宽边中央打孔插入销钉,外加传动或锁紧装置形成。 2. 同轴线匹配电路 同轴线的销钉调配就是在外导体上插入螺钉,但它在大功率时不能使用。 大功率下,销钉处会打火。大功率时匹配元件用串联或并联枝节实现。 ?图 3-17 同轴线串联、 并联短截线 波导销钉和同轴枝节匹配器都是枝节匹配的具体形式,都可用圆图或软件设计。工程实际中,也可直接用网络分析仪或测量线检视系统驻波,逐个调整螺钉。 微带,波导或同轴匹配电路的实验调整是必要的。从样件设计、 试制到技术稳定成熟有一定的过程。即使成熟产品,由于每批材料不同,加工工艺差异,也需要适当的调整。 宽带匹配 1. Bode—Fano准则 2. Bode—Fano准则应用：带宽与发射系数的择中选择，目标（性能上限）的确定 宽带匹配 3. 多节四分之一波长变换器 4. 渐变传输线变换器 二项式变换 切比雪夫变换 指数渐变线 三角分布渐变线 切比雪夫渐变线 Ref：《微波固态电路设计》p110--120 * 注：对应于上图，匹配禁区指的归一化电阻值为一的等电阻圆所包含的区域（不包括等电阻圆本身），它不是所画的阴影区域。 负载阻抗的共轭值落在匹配禁区内，则不能匹配。 匹配禁区： ZS＝50 Ω 2) 电路拓扑 L型匹配电路的两个元件的连接方式共有八种可能。拓扑结构的选择有其规律性。对于任意一对要实现匹配的信号源和负载,至少有两个以上的拓扑可选。如何选定最合适的一个,要考虑的因素是： 元件的标称值,元件方便得到；电感、 电容组合会有频率特性,即带通或高通特性，要考虑匹配电路所处系统的工作频率和其他指标,如有源电路中的谐波或交调等；与周边电路的结构有关,如直流偏置的方便、 电路尺寸布局的许可等。 3.3.2 T型匹配电路 分析设计方法与L型匹配电路类似。以纯电阻性信号源和负载(且Rs＜RL)为例,其他情况的T型匹配电路设计过程类似。  设计步骤： 一: 确定工作频率fc、负载Q值、输入阻抗Rs及输出阻抗RL,并求出Rsmall=min (Rs,RL)。 Q为工作频率与带宽的比值 步骤二：依据图3-8(a)所示的T型匹配电路, 计算出Xs1、Xp1、 Xp2及Xs2。 （3-17） （3-18） 步骤三: 根据电路选用元件的不同,可有四种形式,如图 3-8(b)、 (c)、 (d)、 (e)所示。电感及电容值的求法如下： （3-19） 图3-8 T型匹配电路及其具体形式 3.3.3 П型匹配电路 以纯电阻性信号源和负载且RsRL为例,其他情况的П型匹配电路设计类似。 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,并求出RH=max (Rs, RL)。 步骤二：根据图3-10(a)中所示，计算Xp2、 Xs2、 Xp1及Xs1： （3-20） （3-21） 步骤三: 依据电路选用元件的不同,可有四种形式,如图3-10(b)、 (c)、(d)、 (e)所示。电感及电容值的求法： （3-22） 图3-10 П型匹配电路及其具体形式 3.4 微带线型匹配电路 3.4.1 并联型微带匹配电路 1. 微带单枝节匹配电路 两种拓扑结构：第一种为负载与短截线并联后再与一段传输线串联,第二种为负载与传输线串联后再与短截线并联。 两种匹配网络中都有四个可调整参数：短截线的长度ls和特性阻抗Z0s,传输线的长度lL和特性阻抗Z0L。 实例：图3-11(a)显示匹配网络的设计过程。将短截线特性阻抗和传输线特性阻抗均取为Ｚ0,通过调整它们的长度实现预定的输入阻抗。 图