第二章 传输线理论.ppt

第二章传输线理论 第三部分 1 阻抗圆图 导纳圆图 ZL YL Zin Yin zL ZL Z0 2 j1 例2 3ZL 100 j50 的负载 接在50 传输线上 线长为0 15 求负载导纳和输入阻抗 yL 0 4 j0 2 等 圆旋转180 YL yLY0 yL Z0 0 008 j0 004S 解 等 圆朝源转0 15 yin 0 61 j0 66 等 圆旋转180 得输入阻抗 zin 0 76 j0 8 Zin zinZ0 38 j40 源 例 测得传输线终端短路时输入阻抗为 j106 开路时输入阻抗为 j23 6 终端接实际负载时的输入阻抗Zin 25 j70 求 负载阻抗值 有 解 由 传输线的特性阻抗为 归一化短路输入阻抗为 如图所示 终端短路点zL 0 位于圆图实轴左端点 可知测量点距负载的长度为0 180 当终端接实际负载时 测量点归一化输入阻抗为 测量点距短路负载电长度为0 18 故负载应位于该点向负载转0 18 对应0 337 0 18 0 157 处 由其与对应电阻 电抗圆交点查得 或 0 157 0 337 2 4 2开槽线 在端接负载的传输线上进行驻波电场振幅取样测量 通过两个量的测量 得到负载的阻抗值 图2 13一个X波段的波导开槽线 若已经测得线上SWR和第一个电压极小点距负载的距离lmin 则可以确定其负载阻抗ZL 电压极小值发生在 则第一个电压极小值处反射系数的相位 开槽线Z0 求出负载处的反射系数 最后得到负载阻抗 测出驻波系数SWR 即可知道负载阻抗在该等SWR圆上 驻波电压最小点的阻抗为纯电阻r 1 SWR 将负载点到驻波电压最小点的距离lmin用电长度表示 则沿等SWR圆从驻波电压最小点移动上述电长度数值就得到负载阻抗点ZL 例在Zo为50 的无耗线上测得SWR为5 电压驻波最小点出现在距负载 3处 如图所示 求负载阻抗值 解 电压驻波最小点rmin l 5 0 2 在阻抗圆图实轴左半径上 如图所示 以rmin点沿等SWR 5的圆 等反射系数圆 反时针旋转 朝负载 3得到ZL 0 77十j1 48 故得负载阻抗为 例2 4 求ZL 0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5 SWR 1 5 2 5四分之一波长变换器 四分之一波长变换器是一种有用的阻抗匹配电路 实质是通过恰当的选择匹配段的特征阻抗和长度 使所有部分反射的叠加结果为零 2 5 1阻抗观点 0 则Zin Z0 此时特征阻抗Z1为 1 在馈线上没有反射 0 在 4匹配段内存在驻波反射 0 2 该变换器仅在匹配段长度为工作波长 4或 4奇数倍时使得 0 因此只能在离散频率点上获得完全匹配 在其它频率上将会失配 例题2 5 讨论 3 四分之一波长变换器仅限于匹配实数负载 纯电阻 复数阻抗需要通过变换到纯电阻负载来实现匹配 0 0 2 5 2多次反射观点 自学 2 6源和负载失配 与低频电路设计不同 微波电路和系统的设计 包括天线的设计 不管是无源电路还是有源电路 都必须考虑其阻抗匹配问题 阻抗匹配网络是设计微波电路和系统时采用最多的电路元件 阻抗匹配 impedancematching 使微波电路或系统无反射 载波尽量接近行波状态的技术措施 微波电路和系统设计时必须考虑的重要问题之一 重要性主要表现在 匹配时传输给负载的功率最大 传输线功率损耗最小 阻抗失配时 传输大功率易导致击穿 阻抗失配时的反射波会对信号源产生牵引作用 使信号源工作不稳定 甚至不能正常工作 阻抗匹配的概念 匹配方式 负载阻抗匹配 目的是使负载无反射 信号源阻抗匹配 目的是使信号源无反射 加隔离器 信号源共轭匹配 目的是使信号源的输出功率最大 微波传输系统的匹配问题 a 匹配前 b 匹配后 一般的微波传输系统 传输线无耗 输入端电压Vin 可代表实际无源和有源网络 传给负载的功率是 令 和 上式写为 假定Rg是固定的 讨论以下三种情况 1 负载与传输线匹配 则 传给负载的功率是 2 源与带负载的传输线匹配 负载可能不匹配 即传输线上可能有驻波 总反射系数为零 2 76 小于 2 76 式 有载线未与源匹配 如何实现最大功率传输 负载能全部吸收由传输线输送过来的功率 3 共轭匹配 假定信号源内阻抗固定 可改变输入阻抗Zin使信号源传送给负载ZL的功率最大 a b 最后得到 即 共轭匹配 对于固定的源阻抗 可使最大功率传输到负载 物理意义 在某些情况下 失配线上多次反射的功率可能是同相叠加的 从而使传输到负载的功率要大于传输线上无反射时所传输的功率 注意 只有Zg尽可能小 才能改善系统的效率 无论是零反射匹配 ZL Z0 Zg 或共轭匹配 Zin Zg 都不一定能使得到的系统有最高的效率 效率 零反射 Z