《微波技术》第5章5-5阻抗变换器.ppt

5-5阻抗变换器为了消除不良反射现象，可在其间接入一阻抗变换器，以获得良好的匹配。常用的阻抗变换器有两种：一种是由四分之一波长传输线段构成的阶梯阻抗变换器(包括单节和多节)；另一种是渐变线阻抗变换器。一、单节?/4阻抗变换器如右图所示，若主传输线的特性阻抗为Z0，终端接一纯电阻性负载ZL，但ZL?Z0，则可以在传输线与负载之间接入一特性阻抗为Z01、长度l=?p0/4的传输线段来实现匹配。《微波技术》*5-5阻抗变换器设此时T0面上的反射系数为?，则上式取模为在中心频率附近，上式可近似为《微波技术》*5-5阻抗变换器当?=0时，此时反射系数的模达到最大值，由教材中式(5-7)可以画出随?变化的曲线，如图所示。随?(或频率)作周期变化，周期为?。如果设为反射系数模的最大容许值，则由?/4阻抗变换器提供的工作带宽对应于图中限定的频率范围。由于当?偏离时曲线急速下降，所以工作带宽是很窄的。《微波技术》*5-5阻抗变换器当时通常用分数带宽Wq表示频带宽度，Wq与?m有如下关系当已知ZL和Z0，且给定频带内容许的时，则由式可计算出相对带宽Wq值；反之，若给定Wq值，也可求出变换器的，计算中?m取小于?/2的值。对于单一频率或窄频带的阻抗匹配来说，一般单节变换器提供的带宽能够满足要求。但如果要求在宽频带内实现阻抗匹配，那就必须采用下面要讨论的多节阶梯阻抗变换器或渐变线阻抗变换器。《微波技术》*5-5阻抗变换器二、多节阶梯阻抗变换器多节阶梯阻抗变换器具有宽频带特性，现以下图所示的两节?/4阶梯阻抗变换器为例进行分析。令变换器两端所接传输线的特性阻抗分别为Z0和ZL，并假设ZLZ0。每一节具有同样的长度l=?p0/4，当工作于中心频率f0时，电长度?=?l=?/2。T0、T1及T2为各阶梯处的参考面，?0、?1及?2分别为对应参考面上的局部电压反射系数。设两节?/4传输线段的特性阻抗分别为Z1和Z2，且ZLZ2Z1Z0，则局部电压反射系数分别为《微波技术》*5-5阻抗变换器《微波技术》*5-5阻抗变换器T0参考面上T0面上总的电压反射系数为然而在多节阶梯的情况下，由于多节突变面数目增多，参与抵消作用的反射波数量也增多，从而在???m相同的条件下，使工作频带增宽。对于N节阶梯变换器其模值为《微波技术》*5-5阻抗变换器三、渐变线阻抗变换器所谓渐变线，是指其特性阻抗按一定规律平滑地由一条传输线的特性阻抗过渡到另一条传输线的特性阻抗。只要增加?/4阶梯阻抗变换器的节数，就能增宽工作频带。然而，节数的增加，导致变换器的总长度也随之增加。如果选用渐变线，则既可增宽频带又不致使变换器尺寸过大。渐变线可以看作是由阶梯数目无限增多而每个阶梯段长度无限缩短的阶梯变换器演变而来，如图所示。渐变线输入端总的反射系数?in为《微波技术》*5-6定向耦合器定向耦合器在微波技术中有着广泛的应用。定向耦合器的种类很多。《微波技术》*5-6定向耦合器下图给出了几种定向耦合器的结构示意图，其中图(a)为微带分支定向耦合器，图(b)为波导单孔定向耦合器，图(c)为平行耦合线定向耦合器，图(d)为波导匹配双T，图(e)为波导多孔定向耦合器，图(f)为微带混合环。《微波技术》*5-6定向耦合器一、定向耦合器的技术指标定向耦合器一般属于四端口网络，它有输入端、直通端、耦合端和隔离端，分别对应右图所示的1、2、3和4端口。定向耦合器的主要技术指标有耦合度、隔离度(或方向性)、输入驻波比和工作带宽。(一)??耦合度C耦合度C定义为输入端的输入功率P1与耦合端的输出功率P3之比的分贝数，即（dB)《微波技术》*5-6定向耦合器由此可见耦合度的分贝数愈大耦合愈弱。通常把耦合度为0~10dB的定向耦合器称为强耦合定向耦合器；把耦合度为10~20dB的定向耦合器称为中等耦合定向耦合器；把耦合度大于20dB的定向耦合器称为弱耦合定向耦合器。(dB)由于定向耦合器是一个可逆四端口网络，因此耦合度又可表示《微波技术》*5-6定向耦合器在理想情况下，隔离端应无输出功率，即P4=0，此时隔离度为无限大。但实际上由于设计或加工制作的不完善，常有极小部分功率从隔离端输出，使隔离度不再为无限大。(二）