《射频微波电路导论 课件(西电版)第3章》.ppt

本例中Zl和Zin的相对位置决定了只有一个PI型匹配网络能够满足Qn＝2的条件。因为在匹配圆图中过Zl的电导圆和过B点的电阻圆相切，如果负载电阻降低，将得不到符合Qn要求得匹配网络结构 降低节点品质因数得措施并不能无限制的增加带宽，还要受输入、输出阻抗的限制 3.5 微带线匹配网络 随着频率的增加，工作波长变短，分立元件的寄生参数效应变得更明显，设计时需要考虑寄生效应，而且分立元件是一些标准数值，这就限制了分立元件在高频的应用。当波长变得明显小于典型元件的尺寸时，就用分布参数元件替代分立元件，微带线替代分立元件的微带匹配网络得到了广泛的应用。 在GHz频段，通常采用分布参数元件和分立元件混合的方法，分布参数元件即为微带线；分立元件中因为电感的有更高电阻性损耗，所以很少采用，应用更广泛的是电容。 常见的混合匹配电路结构 调节电容的值和电容在传输线上的位置可以得到较宽的电路参数调节范围 例如：设计一个匹配网络将ZL=(30+j10)欧的负载阻抗变换成Zin=(60+j80)欧的输入阻抗。要求该匹配网络必须采用两端串联传输线和一个并联电容。已知两端传输线的特征阻抗均为50欧，匹配网络的工作频率为f=1.5GHz 在Smith圆图中过Zl和Zin画等驻波比圆 A点取过Zl的等驻波比圆与g＝1的圆的交点得到匹配电路 分布参数元件和分立元件混合匹配网络 考察上图中匹配电路的调谐能力 输入端的电抗随电容在传输线的位置变化可以从正值变化到负值，匹配特性具有相当大的调节范围，对电容在传输线上位置敏感 3.6 单节短截线匹配网络 短截线匹配网络具有4个可调参数：短截线长度Ls和特征阻抗Z0s，传输线的长度Ll和特征阻抗Z0l 例如：已知负载阻抗Zl=(60-j45)欧，采用(a)中短截线和传输线特性阻抗均为Z0=75欧。设计一个单节短截线匹配网络将该负载变换为Zin=(75+j90)欧的输入阻抗 选择短截线长度Ls的基本原则是：短截线产生的电纳Bs能够使负载导纳yl变换到经过归一化输入阻抗点zin的驻波比圆上 等特征阻抗的短截线构成的全微带阻抗匹配 3.7 双短截线匹配网络 单短截线需要在短截线与输入端口或者短截线与负载之间插入一段长度可变的传输线，限制了匹配网络的可调性，而双短截线匹配网络能够解决这个问题。能够将有耗负载阻抗与输入阻抗Zin=Z0匹配。 两端开路或者短路短截线ls1和ls2并联在一段固定长度的传输线l2两端，传输线l2通常取1/8，3/8或5/8个波长，高频应用通常取3/8和5/8个波长的间隔 Zin=Z0,yA=1 yB=yA-jbs2,在g=1的圆上，jbs2为短截线ls2产生的电纳 经过3/8个波长的传输线l2，向负载方向移动270°,g=1的圆移动后成为yC圆 通过改变短截线ls1的长度，可以使yD最终落在yC圆上实现匹配 例如：利用双短截线设计一个匹配网络，使Zl=(50+j50)欧的负载阻抗与50欧的输入阻抗匹配，令所有传输线的特征阻抗均为Z0=50欧。 3.8 S参数 散射矩阵或者S矩阵描述入射和反射电压波之间的联系 S参数矩阵形式 或者 其中S矩阵元可确定为 通过使用入射波电压 激励j端口并测量从i端口出来发射波电压就可得到Sij S参数测量要求 要求除j端口的所有其他端口上的入射波设置为零，也即所有其他端口应端接匹配负载以避免反射。 Sii就是当所有其他端口接匹配负载的时候向i端口看去的反射系数，而Sij是当所有其他端口接有匹配负载时从j端口到i端口的传输系数 广义S参数定义 定义归一化电压 归一化电压的特征阻抗相当1欧 出射电压波、入射电压波和S参数之间的关系 S参数的测量 1 输入端口为1端口，端口2接匹配负载 2 输入端口为2端口，端口1接匹配负载 端口1在端口2接匹配负载情况下的反射系数 在端口2接匹配负载时端口1和端口2之间的传输系数 端口2在端口1接匹配负载情况下的反射系数 在端口1接匹配负载时端口2和端口1之间的传输系数 参考面移动后的S参数 串并联单一电抗元件在Smith圆图中的效果 连接电感参考点向Smith圆图上半平面移动 连接电容参考点向Smith圆图下半平面移动 采用L型匹配网络实现最佳功率传输的设计步骤 求出归一化源阻抗和负载阻抗 在Smith圆图中过源阻抗相对应的点画出等电阻圆和等电导圆 在Smith圆图中过负载阻抗的共额复数相对应的点画出等电阻圆和等电导圆 找出步骤2和3所画圆的交点，交点的数目就是可能存在的L型匹配网路的数目 5 先沿相应的圆将源阻抗移动到上述交点，然后再沿相应的圆移动到负载的共轭点，求出电感或者电容的归一化值 6 根据工作频率去定电感或者电容的实际值 例如：源阻抗Zs=(50+j25)欧，负载阻抗Zl=(25-