第五章 阻抗匹配和調(diào)諧

§5阻抗匹配和調(diào)諧本章要求：掌握L型集總參數(shù)匹配方法；掌握單支短截線匹配方法，理解雙支短截線匹配方法；掌握Smith圓圖在匹配過程中的應(yīng)用方法。

電路結(jié)構(gòu)：功能：加匹配網(wǎng)絡(luò)后輸入阻抗為Z0。注意：匹配網(wǎng)絡(luò)左端傳輸線上反射為0

；匹配網(wǎng)絡(luò)與ZL間存在多次反射?！?阻抗匹配和調(diào)諧§5

阻抗匹配和調(diào)諧為什么要匹配:最大功率考慮；對接收機中的敏感元件如天線、低噪放等進行匹配可改善系統(tǒng)信噪比；常用阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)作天線陣饋電網(wǎng)絡(luò)以減小幅相誤差。設(shè)計考慮:復雜度:

用最簡單的設(shè)計實現(xiàn)合乎要求的功能；帶寬:

頻寬需求；可行性:

可行性評估(waveguide用tuningstubs)；可調(diào)性:

調(diào)整性(依負載情況變化)。5.1用集總元件匹配（L網(wǎng)絡(luò)）如果在圓內(nèi)，選(a)圖。利用兩個電抗性元件將任意負載匹配到傳輸線。選(b)圖。圓外，如果在圖5.2L-節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)

(a)用于zL

在1+jx

圓內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)

(b)用于zL

在1+jx

圓外的網(wǎng)絡(luò)

8種不同的matchingcircuits。zin=1-jxyin=1-jB最簡單的匹配網(wǎng)絡(luò)類型圖(a)

5.1.1解析解法（analyticsolution

）兩組(B,X)電容電容電感電感1+jx圓內(nèi)匹配要求對于實數(shù)

X&B，要求

兩組解圖(b)5.1.1解析解法（analyticsolution

）ZL=100+j50ΩzL

=2+jZinX=-25x=-0.5ZC=50Ωzin

=zL+jx=2+j0.5Zin=?YL=1/ZL=100+j50SyL

=2+jYin=?B=-25b=-0.5ZC=50Ωyin=yL+jb=2+j0.5zL

=2+jzin=2+j0.5ZinyL

=2+jyin=2+j0.5Yin5.1.2Smith圓圖解（smithchartsolutions）例題5.1L節(jié)阻抗匹配（重點掌握）圖a的基本步驟：找到歸一化負載阻抗點；找到負載阻抗的導納點；電納相加后應(yīng)在導納圓圖的1+jb上；找到轉(zhuǎn)換成阻抗圓圖上的1-jx阻抗點；串接+jx電抗，歸一化阻抗

z＝1，匹配。0.21.20.5zL

=2-j1yL

=0.4+j0.2y

=0.4+j0.5z

=1-j1.2

B=0.3/100=0.003X=1.2×100=120jB=jωc=j0.003C=0.003/(2π×500)=0.96nFjX=jωL=j120L=120/(2π×500)=38.2nH

0.21.20.5zL

=2-j1yL

=0.4+j0.2y

=0.4-j0.5z

=1+j1.2

B=-0.7/100=-0.007X=-1.2×100=-120jB=-j/ωL=-j0.007L=1/(0.007×2π×500)=45.5nHjX=-j/ωc=-j120C=1/(120×2π×500)=2.65pF

-j0.7-j1.2例題5.1L節(jié)阻抗匹配（重點掌握）例題5.1的解

(a)L節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)的Smith圓圖

(b)兩種可能的L節(jié)匹配電路

(c)在(b)中的匹配電路的反射系數(shù)的幅值與頻率的關(guān)系曲線用于微波集成電路的集總元件P1945.2單短截線調(diào)諧圖5.4單短截線調(diào)諧電路

(a)并聯(lián)短截線

(b)串聯(lián)短截線與負載端距離d處，利用一個長度為l

的開路或短路短截線使得在短截線后的阻抗為Z0。

并聯(lián)調(diào)諧短截線在微波帶線結(jié)構(gòu)中特別容易實現(xiàn)。并聯(lián)短截線串聯(lián)短截線短路短截線

開路短截線

+=+=5.2.1并聯(lián)短截線調(diào)諧可以有smith圓圖解及解析解例題5.2單短截線并聯(lián)調(diào)諧Smith圓圖解基本步驟：找到歸一化負載阻抗點，作SWR圓；找到負載導納點；將阻抗圓圖看成導納圓圖，找到SWR圓與1+jb導納圓的兩個交點y1、y2；算出兩個d的電長度；找到交點y1、y2對應(yīng)的±jb點，y1并聯(lián)-jb、y2并聯(lián)+jb后匹配；找到短（開）路點y＝∞（0）點，順時針轉(zhuǎn)到-jb點和+jb點，算出短（開）路線長度l1和l2。Smit圓圖解解析解0.284l作圖:繪一同心圓

1.2.例題并聯(lián)開路短截線實現(xiàn)0.284l同心圓交1+jb

圓于兩點讀數(shù)分別為及0.171l0.328ld1d24.

并聯(lián)開路短截線從左端點順時針轉(zhuǎn)

(往源方向)對于

，電納:-j1.33對于，電納:j1.33

0.284l0.147l0.353ll1l2+j1.33-j1.33d1d2l2l1例題5.2短路單短截線并聯(lián)調(diào)諧解析解求d

&l自學5.2.2串聯(lián)短截線調(diào)諧可以有smith圓圖解及解析解例題5.3單短截線串聯(lián)調(diào)諧smith圓圖解的基本步驟：找到歸一化負載阻抗點，作SWR圓

；找到SWR圓與1+jx阻抗圓圖的兩個交點z1、z2；算出兩個d的電長度；找到交點z1、z2對應(yīng)的±