07 微波中阻抗匹配.ppt

7 阻抗匹配 苏 涛 西安电子科技大学电子工程学院 西安，710071 阻抗匹配 概念 思想和方法 物理本质 网络解法 Smith圆图解法 读图能力 点到点的变换 —— 物理意义 b. Smith圆图的求解 在阻抗/导纳兼用的Smith圆图上 作为阻抗圆图： 等电阻 —— 串联电抗 作为导纳圆图 等电导 —— 并联电纳 ? 已知阻抗 ，求导纳 (或逆问题) 1 已知阻抗 求反射系数 和 (或逆问题) 3 已知负载阻抗 和 求输入阻抗 4 已知驻波比和最小点 ,求 c. Smith圆图的基本功能 [例1] 已知阻抗 ，求导纳Y [例2] 已知阻抗 ，求反射系数和驻波比 [例3] 已知 求 [例4]在 为50?的无耗线上?=5， 电压波节点距负载?/3，求负载阻抗 软件演示 2、单枝节匹配 匹配对象：任意负载 其中 调节参数：枝节距负载距离d 和枝节长度l。 另外，由于短路枝节并联，我们全部采用导纳更为方便。 结果要求 并联网络关系有 利用 和系统的|Γ|不变性，沿等|Γ|圆转到 。专门把 的圆称为匹配圆。 分析枝节匹配的方法均采用倒推法 —— 由结果推向原因。 ［例1］Z０=50Ω的无耗传输线，接负载Zl=25+j75Ω 采用并联单枝节匹配 1. 负载归一化 2. 采用导纳计算 (对应0.412) 3. 将 向电源(顺时针)旋转，与匹配圆(g=1)相交两点  4. 求出枝节位置 5短路枝节长度 由于短路表示 ，且是电抗，所以要看单位外圆。求出j2.2（对应0.182）和－j2.2（对应0.318） 共有两组解答，一般选长度较短的一组。 软件演示 板书演示 3、双枝节匹配 注意到：单枝节匹配中枝节距离d是要改变的，为了使主馈线位置固定，自然出现了双枝节匹配。 双枝节匹配网络是由两个可变并联短路枝节，中间有一个已知固定距离d=1/8λ（个别也有1/4λ或3/8λ）构成。 仍然采用倒推法： 1、双枝节匹配的后段相当于d定长的单枝节匹配； 单枝节匹配没有并联短路枝节时，导纳Y3在匹配圆上；图中Ya应该在 “ 匹配圆向负载d的圆 ” 上，称其为辅助圆； 2、双枝节匹配的前段负载并联短路枝节； 负载点沿 “ 等电导 ” 曲线，移动到辅助圆。 ［例2］ 解决如图的特殊双枝节匹配。 ［解］ 1. 采用Z０=50Ω的归一化 * 传输状态 0PLP0 模值在 (0,1) 其它 行驻波 0 模值是 1 纯电抗jXL 驻 波 P0 0 特性阻抗Z0 行 波 负载吸收能量 负载反射系数 负载阻抗 传输线方程 电压和电流是时间和位置的函数； 传输波，入射波+反射波 阻抗、特性阻抗、反射系数 传输矩阵解 网络传输参数，A矩阵 传 输 线 有人说，微波工程就是微波匹配技术。 What 什么是匹配 Why 为什么出现匹配问题 How 如何解决匹配 微波匹配研究的是能量传输问题。 源和负载各种各样，通常不满足最佳能量传输； 工程上采用阻抗变换的方式，使其处于最佳工作状态，称为匹配； 匹配又称阻抗匹配（Impedance Matching），额外加入的无耗变换网络称为匹配网络（Matching Network）。 什么是阻抗匹配？What? 匹配 源端匹配 无反射 输出功率最大 负载匹配 吸收功率最大 源端和负载端的两种匹配 0PLP0 模值在 (0,1) 其它 行驻波 0 模值是 1 纯电抗jXL 驻 波 P0 0 特性阻抗Z0 行 波 负载吸收能量 负载反射系数 负载阻抗 传输状态 从传输状态变化看负载阻抗匹配 √ 无法改变负载的特性，如何让部分反射负载吸收全部能量？ 一个经典的例子：给婴儿喂食 婴儿吃一部分，吐出一部分； 小勺接着，反复喂； 部分反射负载 再“反射” 匹配负载 一般负载 匹 配 无反射 PL＝ P0 部分反射 PL P0 反射+反射 PL＝ P0 无反射 某区域 某频率 螺旋上升 负载 反射情况 负载吸收功率 负载匹配的讨论： 问题：能量最佳传输 思想方法：矛盾+矛盾，螺旋上升