阻抗匹配介紹word版本

1、阻抗匹配介紹一、匹配網(wǎng)絡(luò)特性 EZinZgZlZin匹配網(wǎng)絡(luò)mathing Net圖圖 8-2 8-2 匹配網(wǎng)絡(luò)匹配網(wǎng)絡(luò) 容易導(dǎo)出容易導(dǎo)出 Za Zjaja Zalgg22122111*一、匹配網(wǎng)絡(luò)特性 也即也即 另一方面另一方面 由網(wǎng)絡(luò)輸出端向電源看，計(jì)及由網(wǎng)絡(luò)輸出端向電源看，計(jì)及Za Zjaja Zalgg*22122111UIAAAAUI2211122122111Zin匹配網(wǎng)絡(luò)mathing NetZg-I1-I2圖圖 8-3 8-3 匹配網(wǎng)絡(luò)匹配網(wǎng)絡(luò) (8-4)(8-4)一、匹配網(wǎng)絡(luò)特性 和和( (上面已應(yīng)用了網(wǎng)絡(luò)互易條件上面已應(yīng)用了網(wǎng)絡(luò)互易條件) )可知可知 AAAAAAAA1112

2、2122122122111UA UAIIA UAI22211212211111()()()ZUIZUIZinlg/ (),/ (),2211 (8-5)(8-5)Z ina Zjaja Zagg22122111考慮到，考慮到， 可知可知一、匹配網(wǎng)絡(luò)特性 對(duì)比式對(duì)比式(8-4)(8-4)和和(8-5)(8-5)馬上得到匹配網(wǎng)絡(luò)定理馬上得到匹配網(wǎng)絡(luò)定理如果網(wǎng)絡(luò)是一段特性阻抗為如果網(wǎng)絡(luò)是一段特性阻抗為Z的傳輸線，則的傳輸線，則 可達(dá)到無反射的行波匹配。也分別稱為電源和負(fù)載的可達(dá)到無反射的行波匹配。也分別稱為電源和負(fù)載的阻抗匹配。阻抗匹配。 需要注意：匹配的概念與匹配區(qū)域相關(guān)，以后將需要注意：匹配的概

3、念與匹配區(qū)域相關(guān)，以后將清楚看到，在匹配區(qū)域外，實(shí)際上是存在反射波的。清楚看到，在匹配區(qū)域外，實(shí)際上是存在反射波的。 ZZinl*ZZZZgl00(8-6)(8-6)一、匹配網(wǎng)絡(luò)特性 EZ =Zg0Z0Z =Zl0圖圖 8-4 8-4 阻抗匹配阻抗匹配 二、電阻性負(fù)載匹配 阻抗匹配大致分成兩類：電阻性負(fù)載匹配和任意阻抗匹配大致分成兩類：電阻性負(fù)載匹配和任意負(fù)載匹配。電阻性負(fù)載指的是負(fù)載匹配。電阻性負(fù)載指的是Zl=RlZ，最常見的是最常見的是采用采用 線匹配，有線匹配，有 容易得到匹配段的特性阻抗容易得到匹配段的特性阻抗 再次注意到：只有匹配區(qū)才無反射波。再次注意到：只有匹配區(qū)才無反射波。 ZZ

4、RZinl020ZR Zl0014(8-7)(8-7)(8-8)(8-8)二、電阻性負(fù)載匹配 Z0Z0Z =Rlll/4匹配區(qū)外匹配區(qū)圖圖 8-5 8-5 匹配段匹配段 定理定理 電抗性阻抗電抗性阻抗 ZRjZlll 121010tantanXZRXZRllll14通過通過(8-9)(8-9)二、電阻性負(fù)載匹配 變換成純阻變換成純阻 RZRZZRZZRZZRZZlllllllll()()()()0220220220220圖圖 8-6 8-6 Z0Z =R +jXlllR l因?yàn)檫@個(gè)問題前面已經(jīng)討論過，此處不再證明。因?yàn)檫@個(gè)問題前面已經(jīng)討論過，此處不再證明。 (8-10)(8-10)三、電抗性負(fù)

5、載匹配 這里的電抗性負(fù)載匹配指的是直接用傳輸線段和這里的電抗性負(fù)載匹配指的是直接用傳輸線段和并聯(lián)支節(jié)匹配帶電抗性負(fù)載并聯(lián)支節(jié)匹配帶電抗性負(fù)載( (Note，不是純電抗不是純電抗) )。 1. 1. 單枝節(jié)匹配單枝節(jié)匹配 匹配對(duì)象：任意負(fù)載匹配對(duì)象：任意負(fù)載 其中其中 調(diào)節(jié)參數(shù)：枝節(jié)距負(fù)載距離調(diào)節(jié)參數(shù)：枝節(jié)距負(fù)載距離d 和枝節(jié)長度和枝節(jié)長度l。 分析枝節(jié)匹配的方法均采用倒推法分析枝節(jié)匹配的方法均采用倒推法由結(jié)果推由結(jié)果推向原因向原因。 Zrjxlllrl 0三、電抗性負(fù)載匹配 另外，由于短路枝節(jié)并聯(lián)，我們?nèi)坎捎脤?dǎo)納更另外，由于短路枝節(jié)并聯(lián)，我們?nèi)坎捎脤?dǎo)納更為方便。為方便。 結(jié)果要求結(jié)果要求

6、并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)關(guān)系有并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)關(guān)系有 Yjin100.YYYinisinYjbYjbinin 1YgjblllYjbin 1g 10 .(8-11)(8-11)(8-12)(8-12) 利用利用 和系統(tǒng)的和系統(tǒng)的|不變性，沿等不變性，沿等|圓轉(zhuǎn)圓轉(zhuǎn)到到 。專門把。專門把 的圓稱為匹配圓。的圓稱為匹配圓。三、電抗性負(fù)載匹配 ldYBin=1+jYin=1YBin=-jYBll= +Gl圖圖 8-7 8-7 單枝節(jié)匹配單枝節(jié)匹配 單枝節(jié)匹配通常有兩組解。單枝節(jié)匹配通常有兩組解。 三、電抗性負(fù)載匹配 例例1 1Z=50的無耗傳輸線，接負(fù)載的無耗傳輸線，接負(fù)載Zl=25+j75 采用并聯(lián)單枝節(jié)匹配采用并聯(lián)單枝

7、節(jié)匹配 圖圖 8-8 8-8 ir00.00.60.4120.3080.192匹配圓向電源ZlY1Y1Yl三、電抗性負(fù)載匹配 1. 1. 負(fù)載歸一化負(fù)載歸一化 2. 2. 采用導(dǎo)納計(jì)算采用導(dǎo)納計(jì)算 ( (對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)0.412)0.412)3. 3. 將將 向電源向電源( (順時(shí)針順時(shí)針) )旋轉(zhuǎn)，與匹配圓旋轉(zhuǎn)，與匹配圓( (g=1) )相交相交兩點(diǎn)兩點(diǎn)4. 4. 求出枝節(jié)位置求出枝節(jié)位置Zjl0515.Yjl0206.YlYjYjll1220192122.(.). (0.308) 對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng))(396. 0308. 0088. 0308. 0)412. 05 . 0()(280. 0192. 00

8、88. 0192. 0)412. 05 . 0(21dd三、電抗性負(fù)載匹配 5 5短路枝節(jié)長度短路枝節(jié)長度 由于短路表示由于短路表示 ，且是電抗，所以要看單位，且是電抗，所以要看單位外圓，如圖外圓，如圖8-98-9所示。所示。 ir00.0向電源l2l10.1820.3180.25Y1Y1Yl圖圖 8-9 8-9 Yl 三、電抗性負(fù)載匹配 ll120318025006802501820732.( ).( )共有兩組解答，一般選長度較短的一組。共有兩組解答，一般選長度較短的一組。 2. 2. 雙枝節(jié)匹配雙枝節(jié)匹配 剛才已經(jīng)注意到：單枝節(jié)匹配中枝節(jié)距離剛才已經(jīng)注意到：單枝節(jié)匹配中枝節(jié)距離d是要是要

9、改變的，為了使改變的，為了使主饋線主饋線位置固定，自然出現(xiàn)了雙枝節(jié)位置固定，自然出現(xiàn)了雙枝節(jié)匹配。匹配。 雙枝節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)是由兩個(gè)可變并聯(lián)短路枝節(jié)，中雙枝節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)是由兩個(gè)可變并聯(lián)短路枝節(jié)，中間有一個(gè)已知固定距離間有一個(gè)已知固定距離d=1/8（個(gè)別也有個(gè)別也有1/4或或3/8）構(gòu)成。構(gòu)成。 三、電抗性負(fù)載匹配 匹配對(duì)象：任意負(fù)載匹配對(duì)象：任意負(fù)載 調(diào)節(jié)參數(shù)：雙枝節(jié)長度調(diào)節(jié)參數(shù)：雙枝節(jié)長度l和和l 分析的方法同樣采用倒推法，假定已經(jīng)匹配，則分析的方法同樣采用倒推法，假定已經(jīng)匹配，則十分明顯，十分明顯， 在匹配圓軌跡。通過傳輸線在匹配圓軌跡。通過傳輸線 ( (也即向也即向負(fù)載方向轉(zhuǎn)負(fù)載方向轉(zhuǎn)90)

10、)，構(gòu)成，構(gòu)成 軌跡。軌跡。( (在雙枝節(jié)匹配中在雙枝節(jié)匹配中, , 專門稱為輔助圓專門稱為輔助圓) )。 Zrjx(r)llll 0YjYjbYjbb 10013242.Y3/ 8YaYa三、電抗性負(fù)載匹配 YgjbYYjbl12 也即按等也即按等 圓旋轉(zhuǎn)到輔助圓上，由此算出圓旋轉(zhuǎn)到輔助圓上，由此算出 。 Yjb2 YbY3YaY1YlY2Y4l2l1d=81l圖圖 8-10 8-10 雙枝節(jié)匹配雙枝節(jié)匹配 g三、電抗性負(fù)載匹配 ir0輔助圓Y3軌跡Ya軌跡匹配圓圖圖 8-11 8-11 雙枝節(jié)輔助圓雙枝節(jié)輔助圓 三、電抗性負(fù)載匹配 例例2 2 解決如圖的特殊雙枝節(jié)匹配。解決如圖的特殊雙枝節(jié)

11、匹配。 ll88l2l1Z =jl100+ 50 Z=50 圖圖 8-12 8-12 解解 1. 1. 采用采用Z=50的歸一化的歸一化Zjl21三、電抗性負(fù)載匹配 2. 2. 并聯(lián)枝節(jié)應(yīng)用導(dǎo)納處理并聯(lián)枝節(jié)應(yīng)用導(dǎo)納處理3. 3. 通過通過/8/8距離距離( (向電源方向向電源方向) )4. 4. 按等電導(dǎo)圓交輔助圓于按等電導(dǎo)圓交輔助圓于 ( (本來應(yīng)該有兩個(gè)解，這里只討論其中一個(gè)本來應(yīng)該有兩個(gè)解，這里只討論其中一個(gè)) )。 則可得則可得 Yjl0402.Yj105050088.(.) 對(duì)應(yīng)YaYjYYa0501412.Yjjj2014050036 .l104450250195( .).三、電抗

12、性負(fù)載匹配 5. 5. 由由 向負(fù)載向負(fù)載9090與匹配圓交于與匹配圓交于 YjYYYb344107210.Yj4072 .155. 0)25. 0405. 0(2lYaY3另一組解這里未作討論另一組解這里未作討論。于是于是三、電抗性負(fù)載匹配 ir0Y1YaY30.088圖圖 8-13 8-13 三、電抗性負(fù)載匹配 3. 3. 關(guān)于關(guān)于“死區(qū)死區(qū)” 雙枝節(jié)的一個(gè)主要問題是，對(duì)于某些負(fù)載雙枝節(jié)的一個(gè)主要問題是，對(duì)于某些負(fù)載 無法無法匹配，即所謂匹配，即所謂“死區(qū)死區(qū)”問題。具體問題。具體 若，則若，則 2 2 則無法匹配。一般地則無法匹配。一般地 是是“死區(qū)死區(qū)”。d / 8glgdl12sin

13、Y1(8-13)(8-13)(8-14)(8-14)三、電抗性負(fù)載匹配 對(duì)于雙枝節(jié)對(duì)于雙枝節(jié) ，而，而 是純電納。因此，是純電納。因此， 和和 有共同的電導(dǎo)有共同的電導(dǎo)g。換句話說，換句話說， 和和 在一個(gè)等電在一個(gè)等電導(dǎo)圓上。另一方面，導(dǎo)圓上。另一方面， 又必須在輔助圓上。這就從又必須在輔助圓上。這就從反面表明：如果等電導(dǎo)圓不與輔助圓相交，即此類反面表明：如果等電導(dǎo)圓不與輔助圓相交，即此類負(fù)載無法用雙枝節(jié)匹配。負(fù)載無法用雙枝節(jié)匹配。若以若以 為例，幾何關(guān)系有為例，幾何關(guān)系有 12112222() rrYYYa122YaYY1Y1YaYad / 8(8-15)(8-15)其中，其中，r是是“死

14、區(qū)死區(qū)”圓的半徑。圓的半徑。三、電抗性負(fù)載匹配 很易得到很易得到rg1113ir0死區(qū)A2211(1- )rrg圖圖 8-14 “ 8-14 “死區(qū)死區(qū)”問問題題 g g=2=2顯然顯然(8-16)(8-16)PROBLEMS 8 一、一、 無耗同軸線的特性阻抗為無耗同軸線的特性阻抗為50W，負(fù)載阻負(fù)載阻抗為抗為100W，工作頻率為工作頻率為1 000 MHz，今用今用 /4線進(jìn)行線進(jìn)行匹配，求此匹配，求此 /4線的特性阻抗和長度。線的特性阻抗和長度。 二二、 無耗雙導(dǎo)線的歸一化負(fù)載導(dǎo)納無耗雙導(dǎo)線的歸一化負(fù)載導(dǎo)納yL為為(1) 0.45+j0.2；(2)0.45+j0.2，求支節(jié)的長度應(yīng)是多少。求支節(jié)的長度應(yīng)是多少。 PROBLEMS 8 三、在特性阻抗三、在特性阻抗600W的無耗雙導(dǎo)線上測得的無耗雙導(dǎo)線上測得|Vmax|=200V，|Vmin|=40V，dmin=0.15l，求求ZL；今用短今用短路支節(jié)進(jìn)行匹配，求支