微波技術基礎7-阻抗匹配ppt課件

1、阻抗匹配的重要性：阻抗匹配的重要性：使微波傳輸系統(tǒng)能將波源的功率有效地傳給負載；使微波傳輸系統(tǒng)能將波源的功率有效地傳給負載；關系到系統(tǒng)的傳輸效率、功率容量與任務穩(wěn)定性；關系到系統(tǒng)的傳輸效率、功率容量與任務穩(wěn)定性；關系到微波元器件的性能以及微波丈量的系統(tǒng)誤差和關系到微波元器件的性能以及微波丈量的系統(tǒng)誤差和丈量精度。丈量精度。 阻抗匹配的分類：阻抗匹配的分類： 無反射匹配無反射匹配 共軛匹配共軛匹配 傳輸線的電路實際傳輸線的電路實際l的反射。的反射。l實踐情況：負載不匹配而產生反射波，但實踐情況：負載不匹配而產生反射波，但波源匹配將波源匹配將l不產生二次反射。不產生二次反射。0L 0g 傳輸線的電

2、路實際傳輸線的電路實際阻抗匹阻抗匹配配l共軛匹配共軛匹配l 特點：負載吸收最大功率的匹配。特點：負載吸收最大功率的匹配。l 匹配條件：傳輸線上任一參考面匹配條件：傳輸線上任一參考面T向負載向負載看去的輸入看去的輸入l 阻抗與向波源看去的輸入阻抗互為共軛，阻抗與向波源看去的輸入阻抗互為共軛，即即 l 如圖：如圖： l T處處向負載看去：向負載看去：l l 向波源看去：向波源看去：TT右左000LinininLLLLj tgRjXZRjXj tg ggRjX g 傳輸線的電路實際傳輸線的電路實際阻抗匹阻抗匹配配根據(jù)電路實際，圖中根據(jù)電路實際，圖中 吸收最大功率的條件為吸收最大功率的條件為:即：即：

3、 兩者的電阻應相等，電抗的數(shù)值相等，而性質相反。兩者的電阻應相等，電抗的數(shù)值相等，而性質相反。 LLg LgLgRRXX 傳輸線的電路實際傳輸線的電路實際阻抗匹阻抗匹配配l22211Re22()()LLLLgLgLgRPV IERRXX0gLZZZ22211Re28gLmLLgggRPV IERXgR 傳輸線的電路實際傳輸線的電路實際阻抗匹阻抗匹配配,LgXXLgRR 218LcmggPERLcmLmPPgZLZ0gLXX 傳輸線的電路實際傳輸線的電路實際阻抗匹阻抗匹配配負載匹配的其它優(yōu)點負載匹配的其它優(yōu)點傳輸線的功率容量最大傳輸線的功率容量最大傳輸線的效率最高傳輸線的效率最高微波源任務較穩(wěn)定

4、微波源任務較穩(wěn)定 傳輸線的電路實際傳輸線的電路實際阻抗匹阻抗匹配配匹配網絡的要求：匹配網絡的要求：簡單、易行、可靠；附加損耗?。活l簡單、易行、可靠；附加損耗??；頻帶寬；可調理以匹配可變的負載阻抗帶寬；可調理以匹配可變的負載阻抗僅用于丈量系統(tǒng)。僅用于丈量系統(tǒng)。 阻抗匹配的方法阻抗匹配的方法 傳輸線的電路實際傳輸線的電路實際阻抗匹阻抗匹配配 阻抗變換器阻抗變換器 置于特性阻抗不同的均勻傳置于特性阻抗不同的均勻傳輸線之間或傳輸系統(tǒng)與負載之間起輸線之間或傳輸系統(tǒng)與負載之間起阻抗匹配作用。阻抗匹配作用。 4g常用的匹配方法常用的匹配方法 傳輸線的電路實際傳輸線的電路實際阻抗匹阻抗匹配配對于該圖所示的構造

5、，容易推導要使對于該圖所示的構造，容易推導要使T處處由于無耗傳輸線的特性阻抗是實數(shù)，因此，由于無耗傳輸線的特性阻抗是實數(shù)，因此， 阻抗變阻抗變換器原那么上只用于匹配純電阻負載，即換器原那么上只用于匹配純電阻負載，即 ，所以，所以 0in 00L 4/gLLR00LR 傳輸線的電路實際傳輸線的電路實際阻抗匹阻抗匹配配阻抗匹配時，那么阻抗匹配時，那么假設負載值為復數(shù)，仍可運用假設負載值為復數(shù)，仍可運用 阻抗變換器，只需將接阻抗變換器，只需將接入點選在電壓波節(jié)或電壓波腹處。入點選在電壓波節(jié)或電壓波腹處。 通常選在電壓波節(jié)處接入為宜，可使變換器的特性阻抗通常選在電壓波節(jié)處接入為宜，可使變換器的特性阻抗

6、小于主傳輸線的特性阻抗。小于主傳輸線的特性阻抗。 00102 4/g 傳輸線的電路實際傳輸線的電路實際阻抗匹阻抗匹配配 阻抗匹配器屬于點頻匹配，即使思索一定的反射容阻抗匹配器屬于點頻匹配，即使思索一定的反射容限，相對帶寬也較窄。限，相對帶寬也較窄。多節(jié)多節(jié) 阻抗變換器，可獲得更寬的任務頻帶阻抗變換器，可獲得更寬的任務頻帶兩節(jié)兩節(jié) 阻抗變換器由兩節(jié)不同特性阻抗的傳輸線段級阻抗變換器由兩節(jié)不同特性阻抗的傳輸線段級聯(lián)而成。聯(lián)而成。 4/g4/g4/g 傳輸線的電路實際傳輸線的電路實際阻抗匹阻抗匹配配3440100LRR340201/LLRRR 0LRRZ 傳輸線的電路實際傳輸線的電路實際阻抗匹阻抗匹

7、配配 單支節(jié)匹配器是在間隔負載單支節(jié)匹配器是在間隔負載d d處并聯(lián)或串聯(lián)處并聯(lián)或串聯(lián)長度為長度為L L的終端短路或開路的短截線構成。調理的終端短路或開路的短截線構成。調理d d和和L L就可以實現(xiàn)阻抗調配，從而到達阻抗匹配目的。就可以實現(xiàn)阻抗調配，從而到達阻抗匹配目的。 單支節(jié)匹配器單支節(jié)匹配器串聯(lián)支節(jié)串聯(lián)支節(jié)并聯(lián)支節(jié)并聯(lián)支節(jié) 傳輸線的電路實際傳輸線的電路實際阻抗匹阻抗匹配配 設計并聯(lián)單支節(jié)匹配器的義務在于確定負載設計并聯(lián)單支節(jié)匹配器的義務在于確定負載到參考面的間隔到參考面的間隔d d和支節(jié)長度和支節(jié)長度L L?？刹捎媒馕龇ɑ??？刹捎媒馕龇ɑ驁D解法來計算。圖解法來計算。并聯(lián)單支節(jié)匹配器并聯(lián)單支

8、節(jié)匹配器 傳輸線的電路實際傳輸線的電路實際阻抗匹阻抗匹配配該方法較為復雜，可根據(jù)負載的詳細情況，分兩類討論：該方法較為復雜，可根據(jù)負載的詳細情況，分兩類討論：第一種情況：第一種情況： 為純阻負載，即為純阻負載，即支節(jié)接入位置：支節(jié)接入位置：支節(jié)長度：支節(jié)長度： LYLLYG11cos41gLLGdG121gLLGltgG解析法解析法 傳輸線的電路實際傳輸線的電路實際阻抗匹阻抗匹配配第二種情況：第二種情況： 為復數(shù)為復數(shù)思緒：先計算出波節(jié)的位置思緒：先計算出波節(jié)的位置 ，接入點處的輸入導納，接入點處的輸入導納值便為實數(shù)。最后可算出：值便為實數(shù)。最后可算出：LLLYGj minl1min0min1

9、cos41gSddS121gSltgS 傳輸線的電路實際傳輸線的電路實際阻抗匹阻抗匹配配求解較為簡單，可分為兩個步驟。求解較為簡單，可分為兩個步驟。1. 找出負載歸一化導納值在導納圓圖中的對應點找出負載歸一化導納值在導納圓圖中的對應點M 作等反射系數(shù)圓交作等反射系數(shù)圓交 的匹配圓與的匹配圓與A、B 讀出點讀出點M順時轉至順時轉至A、B的長度的長度 、 讀出讀出A、B處得導納值處得導納值 、1G 1d2d1jb1jb圖解法圖解法2.2.在在 處并聯(lián)一個短路支節(jié)：處并聯(lián)一個短路支節(jié)：由導納圓圖中的短路點由導納圓圖中的短路點C C 順時轉至順時轉至 點點D CD C、D D間間的間隔即為支節(jié)歸一化電

10、長度。的間隔即為支節(jié)歸一化電長度。在在 處并聯(lián)一個短路支節(jié)：處并聯(lián)一個短路支節(jié)：由導納圓圖中的短路點由導納圓圖中的短路點C C 順時轉至順時轉至 點點 C C點與該點點與該點的間隔即為支節(jié)歸一化電長度。的間隔即為支節(jié)歸一化電長度。jb1d2djb 用圖解法計算：串聯(lián)單支節(jié)與計算并聯(lián)單支用圖解法計算：串聯(lián)單支節(jié)與計算并聯(lián)單支節(jié)完全類似，但這時應在阻抗圓圖上進展。節(jié)完全類似，但這時應在阻抗圓圖上進展。 用解析法計算：采用并聯(lián)支節(jié)類似的分析用解析法計算：采用并聯(lián)支節(jié)類似的分析此時用阻抗而不用導納，可得串聯(lián)支節(jié)接入此時用阻抗而不用導納，可得串聯(lián)支節(jié)接入位置位置 串聯(lián)支節(jié)長度為串聯(lián)支節(jié)長度為1min1c

11、os41gSdlS112gSltgS 串聯(lián)單支節(jié)匹配器串聯(lián)單支節(jié)匹配器 傳輸線的電路實際傳輸線的電路實際阻抗匹阻抗匹配配優(yōu)點：優(yōu)點：匹配不同負載時，只需調理支節(jié)長度匹配不同負載時，只需調理支節(jié)長度L L，無需調理，無需調理d;d;三支節(jié)匹配器客服了雙支節(jié)匹配區(qū)存在三支節(jié)匹配器客服了雙支節(jié)匹配區(qū)存在“匹配禁區(qū)的缺陷。匹配禁區(qū)的缺陷。 雙支節(jié)匹配器與三支節(jié)匹配器雙支節(jié)匹配器與三支節(jié)匹配器 傳輸線的電路實際傳輸線的電路實際阻抗匹阻抗匹配配 線與線與 支節(jié)結合匹配器支節(jié)結合匹配器4/g4/g 傳輸線的電路實際傳輸線的電路實際阻抗匹阻抗匹配配 當當 阻抗匹配器節(jié)數(shù)添加時，兩節(jié)之間阻抗變阻抗匹配器節(jié)數(shù)添加

12、時，兩節(jié)之間阻抗變換就較??；當節(jié)數(shù)無限多的極限情況下，就變成換就較??；當節(jié)數(shù)無限多的極限情況下，就變成了延續(xù)的漸變傳輸線。可實現(xiàn)較寬頻帶內的匹配。了延續(xù)的漸變傳輸線。可實現(xiàn)較寬頻帶內的匹配。/4漸變傳輸線匹配器漸變傳輸線匹配器 傳輸線的電路實際傳輸線的電路實際阻抗匹阻抗匹配配 0000000000( )( )11ln( )ln( )( )( )2( )22zdzdddzdzzdzzdzzdz 2201ln( )2jzjzdddz eezdzdz 此反射系數(shù)對漸變線輸入端總反射系數(shù)的奉獻為此反射系數(shù)對漸變線輸入端總反射系數(shù)的奉獻為 2001ln( )2Ljzdezdzdz 于是于是 傳輸線的電路實際傳輸線的電路實際阻抗匹阻抗匹配配例如例如000( )(0)bzbzzee 00ln( )lnzbz 00ln( )lnlnLLRbL 當當z=L時時因此因此011lnlnLRbRLLR為阻抗變換比為阻抗變換比 傳輸線的電路實際傳輸線的電路實際阻抗匹阻抗匹配配最后可得最后可得2001ln1sinlnln22Ljzj LdRLezdzeRdzLL LLRsinln21LLRsinln21設計指數(shù)線匹配器的普通步驟是：設計指數(shù)線匹配器的普通步驟是