北理工微波 阻抗匹配.pdf

第一章 传输线的基本理论第章 传输线的基本理论 于于 伟伟 华华于于 伟伟 华华 微波技术研究所微波技术研究所 内容回顾 反射系数圆反数 等电阻圆 等电抗圆 特殊点 特殊点 特殊线 特殊面 特殊面 由传输线某 点z 向信号源 向信号源 方向移动 z 在圆图上如何 由 位置由z z位置 工作参量 阻抗匹配 在微波传输系统 阻抗匹配极其重要 信号源信号源信号源信号源传输线传输线传输线传输线负载负载负载负载信号源信号源信号源信号源传输线传输线传输线传输线负载负载负载负载 Zg Eg Zc Z Zg Eg Zc ZL L Zg Eg Zc Z Zg Eg Zc ZL L Z Zin in 阻抗匹配通常包含两个方面的含义 阻抗匹配通常包含两个方面的含义 一方面 如何才能使负载从信号源得到最大的功率 另一方面 如何才能消除传输线上的反射波 三种阻抗匹配 对应传输线上三种不同的匹配状态 源共轭匹配 Zin Zg 信号源输出功率最大 ZcZcA ininin ZRjX ZgZg EgEg Z ZL L Z Zin in RRXX ggg ZRjX Eg Eg A gin RR gin XX 1 2 211 21 Re 2 inin IZ 1 Re 2 inin PV I 211 2 gin ing ER ZZ 2 22 11 2 gin ER RRXX 0 dP RR 0 ing XX 2 inging RRXX 0 in dP dR ing RR 2 2 max 4 gg PER 信号源输出功率最大 负载阻抗匹配 ZL Z 行波匹配 负载阻抗匹配ZL Zc行波匹配 在入射波在入射波 负载阻抗不匹配可能引起 Z ZA 反射波反射波 负载阻抗不匹配可能引起 的后果 功率传输受限 ZgZg Z Zc cA 信号质量变差 反射信号进入信号源 ZgZg Eg Z Eg ZL L Z Zin in 对信号源造成损伤 传输线的功率容量下降等 A ZzZ 传输线行波 匹配负载 入射波入射波 22 0 jzjz Lc ZZ inc ZzZ 入射波入射波 22 0 jzjz Lc l Lc zee ZZ 源阻抗匹配 Zg Zc 入射波入射波 反射波反射波 入射波入射波 源阻抗不匹配可能引起的后果 反射波进入信号源 损伤 信号源输出质量变差 ZgZg ZcZcA 信号源输出质量变差 由信号源输出进入传输线的 功率下降 ZgZg Eg Z Eg ZL L Z Zin in A 功率下降 系统不稳定 A 0 gc g ZZ 信号源匹配的条件 ZZ 入射波入射波 g gc ZZ 信号源匹配的条件 gc ZZ 源端只有入射波 没有反射波 匹配信号源 理想阻抗匹配状态 共轭匹配 3 B 与A位于等反射系数圆上 1 B r o 1 0 1 A 3 B 与A位于等反射系数圆上 画出A的等反射系数圆 1 2 B 0 4bj 4 g 1和等反射系数圆的交点 即为B 点B B 位置刻度 0 408 即为B点 B 1 B 2位置刻度 A到B 1距离 0 5 0 408 0 158 0 25 0 342 d A到B 2距离 0 5 0 408 0 342 0 434 1 d 2 d 1 y 2 y5 分别读出B 1B 2的归一化导纳值 d d d d d d B y j 1 10 5 B yj 10 5 B yj ZL jbjb ZL j j ZLZL j j ABB ABB i j 0 8g 0 158 0 5j 2 B yj 则并联在B 1和B 2处的短路支线应 分别实现 0 5yj g 1 B 分别实现 1 2 0 5 B yj 2 2 0 5 B yj r o 1 0 1 A 1 2 B tan0 5jclj 利用短路支线阻抗公式 0 17l 0 4bj 0 5j 1 tan0 5jclj 1 0 17l 2 tan0 5jclj 2 0 33l 0 408 0 342 1 0 25d 2 0 434d 1 0 17l 2 0 33l 单株线调配器的优缺点 d d d d 理论上 若d在 2范围内可变化 ZLZL d d d d 若d在 2范围内可变化 b2可在 间任意调节 则可对任何有耗负载进行调配 L L ABAB 则可对任何有耗负载进行调配 缺点 窄频带匹配 l l 窄频带匹配 当工作频率变化时 d和l都需重新调节 负载不同d和l都需要改变 负载不同 d和l 都需要改变 调节d 意味着并联短接线要在传输线上移动 若固定d只调节l一般情况下不可能完全匹配这时若固定d 只调节l 一般情况下不可能完全匹配 这时 需要再接一个长度可调节的支节以弥补可调量不够的缺陷 双株线调配器双株线调配器 2 双株线调配器 双株线调配器 距负载两个固定的位置处各并联一 Z d d1 1d d2 2 Z Z d d1 1d d2 2 个短路线 或开路线 支节 固定d1和d2 ZLZLZL 固定d1和d2 d2一般取 8 4或3 8 l2l1l2l1 但不能选 2 调节 l1 和l2 实现匹配 d d1 1d d2 2 调节和实现匹配 ZLZLjBjB1 1jBjB2 2 与单株线相比 仅调节支线长度 方便使用 A A B B BABA 方便使用 分析思路 由结果分析工作原理 d d1 1d d2 2 B点达到匹配 ZLZLjbjb1 1jbjb2 2 1 B y B y 点达到配 结论B 在导纳圆图上位于1圆上 A B A B BABA B y 22 yjb 2 1 B yjb 2BB yyy B y 2 y A y 1 y 结论 B 在导纳圆图上位于g 1圆上 从A 到B 对应等反射系数圆顺时针旋转 4 d A 应在B 位于的g 1电导圆沿逆时针旋转 所得的辅助圆上 2 2 4 2 d d g A 点的导纳不一定在辅助圆上 调节电纳支路2 使A 落 在辅助圆上 A 与A在等电纳圆上 AA yyy 11 yjb A 点 与负载位置关系 在等反射系数圆上 A点从负载点 出发沿等反射系数圆顺时针旋转 2 d1 1AA yyy 11 yjb 出发 沿等反射系数圆顺时针旋转 2 d1 d d1 1d d2 2解题过程 1 在导纳圆图上找到负载导纳位置 Y d2 8 ZLZLjBjB1 1jBjB2 2 1 在导纳圆图上找到负载导纳位置 Y 由该位置出发 沿等反射系数圆顺时针 旋转2 d 在导纳圆图找到A点位置 A A B B BABA 旋转2 d1 在导纳圆图找到A点位置 yA gA jbA 2 首先画出几个关键圆 B 位置 g 1圆 B B A A A A B位置 g 1圆 A 位置 g 1向负载方向即逆时针方向 以圆心为轴心旋转 2 d 90 辅助圆 B B A A 以圆心为轴心旋转 2 d2 90 辅助圆 A 位置 A的等电导圆 A A Y Y 3 确定A 位置 辅助圆 A的等电导圆 的交点 两个 仅列出yA gA jbA 确定jb1 jbA jbA l1 4 确定B 位置 A 沿等反射系数圆瞬时针旋转2 d2 90 与g 1的交点 两个 仅列出yB 1 jbB 确定jb2 jbB l2 d dd d 双株线调配器的缺点 缺点 存在死区 某些情况得不到匹配 ZLZL d d1 1 jBjB1 1jBjB2 2 d d2 2 死区 与辅助圆相切的等G圆 A A B B BABA 死区死区 死区死区 d d2 2 8 和 8 和3 3 8时 8时 d d2 2 4时 4时 3 三株线调配器 d dd dd d 3 三株线调配器 距负载三个固定的位置处 ZLZL d d1 1 j jB B1 1j jB B2 2 d d2 2 j jB B3 3 d d3 3 负载个固定的位处 各并联一个短路线 或开路线 支节 通常取dd 4 或 8 L L