微波技术基础7-阻抗匹配ppt课件

1、阻抗匹配的重要性：阻抗匹配的重要性：使微波传输系统能将波源的功率有效地传给负载；使微波传输系统能将波源的功率有效地传给负载；关系到系统的传输效率、功率容量与任务稳定性；关系到系统的传输效率、功率容量与任务稳定性；关系到微波元器件的性能以及微波丈量的系统误差和关系到微波元器件的性能以及微波丈量的系统误差和丈量精度。丈量精度。 阻抗匹配的分类：阻抗匹配的分类： 无反射匹配无反射匹配 共轭匹配共轭匹配 传输线的电路实际传输线的电路实际l的反射。的反射。l实践情况：负载不匹配而产生反射波，但实践情况：负载不匹配而产生反射波，但波源匹配将波源匹配将l不产生二次反射。不产生二次反射。0L 0g 传输线的电

2、路实际传输线的电路实际阻抗匹阻抗匹配配l共轭匹配共轭匹配l 特点：负载吸收最大功率的匹配。特点：负载吸收最大功率的匹配。l 匹配条件：传输线上任一参考面匹配条件：传输线上任一参考面T向负载向负载看去的输入看去的输入l 阻抗与向波源看去的输入阻抗互为共轭，阻抗与向波源看去的输入阻抗互为共轭，即即 l 如图：如图： l T处处向负载看去：向负载看去：l l 向波源看去：向波源看去：TT右左000LinininLLLLj tgRjXZRjXj tg ggRjX g 传输线的电路实际传输线的电路实际阻抗匹阻抗匹配配根据电路实际，图中根据电路实际，图中 吸收最大功率的条件为吸收最大功率的条件为:即：即：

3、 两者的电阻应相等，电抗的数值相等，而性质相反。两者的电阻应相等，电抗的数值相等，而性质相反。 LLg LgLgRRXX 传输线的电路实际传输线的电路实际阻抗匹阻抗匹配配l22211Re22()()LLLLgLgLgRPV IERRXX0gLZZZ22211Re28gLmLLgggRPV IERXgR 传输线的电路实际传输线的电路实际阻抗匹阻抗匹配配,LgXXLgRR 218LcmggPERLcmLmPPgZLZ0gLXX 传输线的电路实际传输线的电路实际阻抗匹阻抗匹配配负载匹配的其它优点负载匹配的其它优点传输线的功率容量最大传输线的功率容量最大传输线的效率最高传输线的效率最高微波源任务较稳定

4、微波源任务较稳定 传输线的电路实际传输线的电路实际阻抗匹阻抗匹配配匹配网络的要求：匹配网络的要求：简单、易行、可靠；附加损耗小；频简单、易行、可靠；附加损耗小；频带宽；可调理以匹配可变的负载阻抗带宽；可调理以匹配可变的负载阻抗仅用于丈量系统。仅用于丈量系统。 阻抗匹配的方法阻抗匹配的方法 传输线的电路实际传输线的电路实际阻抗匹阻抗匹配配 阻抗变换器阻抗变换器 置于特性阻抗不同的均匀传置于特性阻抗不同的均匀传输线之间或传输系统与负载之间起输线之间或传输系统与负载之间起阻抗匹配作用。阻抗匹配作用。 4g常用的匹配方法常用的匹配方法 传输线的电路实际传输线的电路实际阻抗匹阻抗匹配配对于该图所示的构造

5、，容易推导要使对于该图所示的构造，容易推导要使T处处由于无耗传输线的特性阻抗是实数，因此，由于无耗传输线的特性阻抗是实数，因此， 阻抗变阻抗变换器原那么上只用于匹配纯电阻负载，即换器原那么上只用于匹配纯电阻负载，即 ，所以，所以 0in 00L 4/gLLR00LR 传输线的电路实际传输线的电路实际阻抗匹阻抗匹配配阻抗匹配时，那么阻抗匹配时，那么假设负载值为复数，仍可运用假设负载值为复数，仍可运用 阻抗变换器，只需将接阻抗变换器，只需将接入点选在电压波节或电压波腹处。入点选在电压波节或电压波腹处。 通常选在电压波节处接入为宜，可使变换器的特性阻抗通常选在电压波节处接入为宜，可使变换器的特性阻抗

6、小于主传输线的特性阻抗。小于主传输线的特性阻抗。 00102 4/g 传输线的电路实际传输线的电路实际阻抗匹阻抗匹配配 阻抗匹配器属于点频匹配，即使思索一定的反射容阻抗匹配器属于点频匹配，即使思索一定的反射容限，相对带宽也较窄。限，相对带宽也较窄。多节多节 阻抗变换器，可获得更宽的任务频带阻抗变换器，可获得更宽的任务频带两节两节 阻抗变换器由两节不同特性阻抗的传输线段级阻抗变换器由两节不同特性阻抗的传输线段级联而成。联而成。 4/g4/g4/g 传输线的电路实际传输线的电路实际阻抗匹阻抗匹配配3440100LRR340201/LLRRR 0LRRZ 传输线的电路实际传输线的电路实际阻抗匹阻抗匹

7、配配 单支节匹配器是在间隔负载单支节匹配器是在间隔负载d d处并联或串联处并联或串联长度为长度为L L的终端短路或开路的短截线构成。调理的终端短路或开路的短截线构成。调理d d和和L L就可以实现阻抗调配，从而到达阻抗匹配目的。就可以实现阻抗调配，从而到达阻抗匹配目的。 单支节匹配器单支节匹配器串联支节串联支节并联支节并联支节 传输线的电路实际传输线的电路实际阻抗匹阻抗匹配配 设计并联单支节匹配器的义务在于确定负载设计并联单支节匹配器的义务在于确定负载到参考面的间隔到参考面的间隔d d和支节长度和支节长度L L。可采用解析法或。可采用解析法或图解法来计算。图解法来计算。并联单支节匹配器并联单支

8、节匹配器 传输线的电路实际传输线的电路实际阻抗匹阻抗匹配配该方法较为复杂，可根据负载的详细情况，分两类讨论：该方法较为复杂，可根据负载的详细情况，分两类讨论：第一种情况：第一种情况： 为纯阻负载，即为纯阻负载，即支节接入位置：支节接入位置：支节长度：支节长度： LYLLYG11cos41gLLGdG121gLLGltgG解析法解析法 传输线的电路实际传输线的电路实际阻抗匹阻抗匹配配第二种情况：第二种情况： 为复数为复数思绪：先计算出波节的位置思绪：先计算出波节的位置 ，接入点处的输入导纳，接入点处的输入导纳值便为实数。最后可算出：值便为实数。最后可算出：LLLYGj minl1min0min1

9、cos41gSddS121gSltgS 传输线的电路实际传输线的电路实际阻抗匹阻抗匹配配求解较为简单，可分为两个步骤。求解较为简单，可分为两个步骤。1. 找出负载归一化导纳值在导纳圆图中的对应点找出负载归一化导纳值在导纳圆图中的对应点M 作等反射系数圆交作等反射系数圆交 的匹配圆与的匹配圆与A、B 读出点读出点M顺时转至顺时转至A、B的长度的长度 、 读出读出A、B处得导纳值处得导纳值 、1G 1d2d1jb1jb图解法图解法2.2.在在 处并联一个短路支节：处并联一个短路支节：由导纳圆图中的短路点由导纳圆图中的短路点C C 顺时转至顺时转至 点点D CD C、D D间间的间隔即为支节归一化电

10、长度。的间隔即为支节归一化电长度。在在 处并联一个短路支节：处并联一个短路支节：由导纳圆图中的短路点由导纳圆图中的短路点C C 顺时转至顺时转至 点点 C C点与该点点与该点的间隔即为支节归一化电长度。的间隔即为支节归一化电长度。jb1d2djb 用图解法计算：串联单支节与计算并联单支用图解法计算：串联单支节与计算并联单支节完全类似，但这时应在阻抗圆图上进展。节完全类似，但这时应在阻抗圆图上进展。 用解析法计算：采用并联支节类似的分析用解析法计算：采用并联支节类似的分析此时用阻抗而不用导纳，可得串联支节接入此时用阻抗而不用导纳，可得串联支节接入位置位置 串联支节长度为串联支节长度为1min1c

11、os41gSdlS112gSltgS 串联单支节匹配器串联单支节匹配器 传输线的电路实际传输线的电路实际阻抗匹阻抗匹配配优点：优点：匹配不同负载时，只需调理支节长度匹配不同负载时，只需调理支节长度L L，无需调理，无需调理d;d;三支节匹配器客服了双支节匹配区存在三支节匹配器客服了双支节匹配区存在“匹配禁区的缺陷。匹配禁区的缺陷。 双支节匹配器与三支节匹配器双支节匹配器与三支节匹配器 传输线的电路实际传输线的电路实际阻抗匹阻抗匹配配 线与线与 支节结合匹配器支节结合匹配器4/g4/g 传输线的电路实际传输线的电路实际阻抗匹阻抗匹配配 当当 阻抗匹配器节数添加时，两节之间阻抗变阻抗匹配器节数添加

12、时，两节之间阻抗变换就较小；当节数无限多的极限情况下，就变成换就较小；当节数无限多的极限情况下，就变成了延续的渐变传输线。可实现较宽频带内的匹配。了延续的渐变传输线。可实现较宽频带内的匹配。/4渐变传输线匹配器渐变传输线匹配器 传输线的电路实际传输线的电路实际阻抗匹阻抗匹配配 0000000000( )( )11ln( )ln( )( )( )2( )22zdzdddzdzzdzzdzzdz 2201ln( )2jzjzdddz eezdzdz 此反射系数对渐变线输入端总反射系数的奉献为此反射系数对渐变线输入端总反射系数的奉献为 2001ln( )2Ljzdezdzdz 于是于是 传输线的电路实际传输线的电路实际阻抗匹阻抗匹配配例如例如000( )(0)bzbzzee 00ln( )lnzbz 00ln( )lnlnLLRbL 当当z=L时时因此因此011lnlnLRbRLLR为阻抗变换比为阻抗变换比 传输线的电路实际传输线的电路实际阻抗匹阻抗匹配配最后可得最后可得2001ln1sinlnln22Ljzj LdRLezdzeRdzLL LLRsinln21LLRsinln21设计指数线匹配器的普通步骤是：设计指数线匹配器的普通步骤是