电磁场与微波技术教学课件16阻抗匹配

1、1.6 阻抗匹配,1.6.1 阻抗匹配的概念, 为了使信号源工作稳定，则要求没有或很少有返回信 号源的波信号源匹配。, 为了使信号源输出最大功率，则要求信号源的内阻抗 与传输线始端的输入阻抗互为共轭复数信号源与 传输线的共轭匹配；, 为了使终端负载吸收全部入射功率，则要求终端负载 与传输线的特性阻抗相等负载匹配；,1.6 阻抗匹配,1. 信号源阻抗共轭匹配,是指信号源与传输线的阻抗匹配。 当信号源内阻Zg=Zc时，获得信号源匹配。,此时信号源输出能量无反射地传送给传输线；另一方面，如传输线上反射波传至信号源，将全被信号源吸收。 信号源匹配对于工作的稳定性很重要。,此信号源叫匹配信号源。,1.6

2、.1 阻抗匹配的概念,2.信号源匹配,1.6 阻抗匹配,信号源,负载,A,A,为使信号源输出最大功率，要求Zg与Zin是共轭复数。即若,Zg,Zin,则应有：,(1.6-1),传输线,1.6.1 阻抗匹配的概念,信号源输出最大功率定律证明,根据欧姆定律,负载吸收的实功率为,上式分母恒为正，当 即,时，Pl最小，这时,Pl对Rl求极值,求得,共轭匹配时信号源输出最大功率,信号源共轭匹配并不能保证传输线上没有反射存在，有可能呈驻波状态,3. 负载阻抗匹配,1.6 阻抗匹配,从负载无反射波，则应行波匹配。即,信号源输出最大功率； 行波匹配,一般情况：信号源共轭匹配时（有虚部），线上有反射，呈行驻波。

3、,1.6.1 阻抗匹配的概念,相反，没有反射的功率，传输状态并不一定意味着负载吸收最大功率。,注意：信号源输出最大功率时，线上不一定是行波状态；,即要信号源输出功率最大，又要没有反射。,1.6 阻抗匹配,1.6.1 阻抗匹配的概念,加匹配装置,传输线,1.6 阻抗匹配,1.6.2 /4阻抗变换器,回忆：/4传输线可以作为阻抗变换器：,1.6 阻抗匹配,1. 当Zl=Rl时（即终端接纯阻性负载）,此时可直接在传输线与负载之间加一段特性阻抗为Zc1的/4传输线，只要Zc1选择适当，就可实现传输线的匹配。如图：,要使主线匹配，要求： 所以：,1.6.2 /4阻抗变换器,2. 当Zl=Rl+jXl时（

4、即终端接感性负载）,匹配线不能直接与负载相接，应选择主线上呈纯电阻位置。,要选择主线上电压波腹点或波节点。,在阻抗圆图上，若终端负载阻抗归一化值落在上半圆内，则可立即判定传输线上第一个出现的是电压腹点”，即距感性负载首先出现的是电压腹点。由此接入/4传输线可使设备长度最短。,1.6 阻抗匹配,1.6.2 /4阻抗变换器,在阻抗圆图上，实轴上的数字表示归一化阻抗的电阻值，为纯电阻。,选择电压波腹点还是波节点？,已知腹点阻抗:Zcs=Rmax,1.6 阻抗匹配,1.6.2 /4阻抗变换器,Zc,Z1,Z2,即,直径d越小，在工艺上越不易实现，选择较大特性阻抗情形。可以选择第一个波节点处，这时阻抗为

5、Zc/sZc，直径d越大，在工艺上越容易实现。,1.6 阻抗匹配,1.6.2 /4阻抗变换器,对于双导线：,（3）当Zl=Rl-jXl时（即终端接容性负载）,此时距容性负载首先出现的是电压节点，需接/4匹配线的特性阻抗为：,1.6 阻抗匹配,1.6.2 /4阻抗变换器,/4匹配线的优点是结构简单，缺点是频带窄，若要增宽频带，可以用两节、或三节/4匹配线，构成阶梯式阻抗变换器。,1.6 阻抗匹配,1.6.3 多节/4阻抗变换器,1.6 阻抗匹配,1.6.4 单枝节匹配,在主线上并联电抗性元件，以产生附加反射来抵消主线上原来存在的反射波，以达到匹配目的。,单株线调配器的具体结构形式，因传输线的类型和结构不同而异：, 对于一般的双导线或同轴线，它是一个终端短路或开路的双导线 或同轴线，其长度可调节；,一般有：单株线调配器、双株线调配器和三株线调配器。, 对于矩形波导管（工作于TE10模时）而言，它可以是一个安装在 波导宽壁中心线位置上的槽缝的金属螺钉，可在槽缝中移动，并 可调节深度。,单株线调配器：调节支节位置d和支节长度l，使得AA左边主传输线达到匹配。,1.6 阻抗匹配,1.6.4 单枝节匹配,匹配原理： 在线上总可以找到这样一点，其归一化电导为1， 即 y1=1jb