微波技术基础7-阻抗匹配.pptVIP

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； 关系到系统的传输效率、功率容量与工作稳定性； 关系到微波元器件的性能以及微波测量的系统误差和测量精度。 阻抗匹配的分类： 无反射匹配 共轭匹配 无反射匹配 负载匹配—负载与传输线之间的匹配； 匹配条件： 匹配后传输线状态：负载经匹配后不产生波的反射， 传输线上呈行波状态。 波源匹配—波源与传输线之间的匹配； 匹配条件： 匹配后传输线状态：波源经匹配后对传输线不产生波 的反射。 实际情况：负载不匹配而产生反射波，但波源匹配将 不产生二次反射。 共轭匹配 特点：负载吸收最大功率的匹配。 匹配条件：传输线上任一参考面T向负载看去的输入 阻抗与向波源看去的输入阻抗互为共轭，即 如图： T处向负载看去： 向波源看去： 根据电路理论，图中 吸收最大功率的条件为: 即： 两者的电阻应相等，电抗的数值相等，而性质相反。 匹配下的负载吸收功率情况 负载吸收功率可表示为： 无反射匹配情况 可见负载吸收的功率为源输出功率的一半，而另一半消 耗在内阻 上。 共轭匹配情况 可见 （等号仅在传输线无耗， 和 为实数，即 成立) 注意：共轭匹配时，线上可能存在反射波，反射系数 不为零，但经多次反射后，负载所得到的功率比无反 射匹配负载时还要大。 负载失配，产生“频率”、“功率”牵引，导致工作不稳定。 实际工程上的匹配是指在某一给定频率范围内，反射系数或驻波系数小于某规定值。 匹配网络的要求： ①简单、易行、可靠；②附加损耗小；③频带宽；④可调节以匹配可变的负载阻抗（仅用于测量系统）。 阻抗变换器 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阻抗匹配作用。 对于该图所示的结构，容易推导要使T处 由于无耗传输线的特性阻抗是实数，因此， 阻抗变 换器原则上只用于匹配纯电阻负载，即 ，所以 阻抗匹配时，则 若负载值为复数，仍可使用 阻抗变换器，只需将接 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小于主传输线的特性阻抗。 阻抗匹配器属于点频匹配，即使考虑一定的反射容 限，相对带宽也较窄。 多节 阻抗变换器，可获得更宽的工作频带 两节 阻抗变换器由两节不同特性阻抗的传输线段级 联而成。 在最佳频响特性下，两节变换器的特性阻抗分别为: 其中： 称为变换比。 单支节匹配器是在距离负载d处并联或串联长度为L的终端短路或开路的短截线构成。调节d和L就可以实现阻抗调配，从而达到阻抗匹配目的。 设计并联单支节匹配器的任务在于确定负载到参考面的距离d和支节长度L。可采用解析法或图解法来计算。 该方法较为复杂，可根据负载的具体情况，分两类讨论： 第一种情况： 为纯阻负载，即 支节接入位置： 支节长度： 第二种情况： 为复数 思路：先计算出波节的位置 ，接入点处的输入导纳 值便为实数。最后可算出： 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M 作等反射系数圆交 的匹配圆与A、B 读出点M顺时转至A、B的长度 、 读出A、B处得导纳值 、 2. 在 处并联一个短路支节： 由导纳圆图中的短路点C 顺时转至 点D C、D间 的距离即为支节归一化电长度。 在 处并联一个短路支节： 由导纳圆图中的短路点C 顺时转至 点 C点与该点 的距离即为支节归一化电长度。 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行。 用解析法计算：采用并联支节相似的分析（此时用阻抗而不用导纳），可得串联支