第十章檢測(cè)電路設(shè)計(jì)及信號(hào)調(diào)理

第十章傳感器檢測(cè)電路設(shè)計(jì)

10.1信號(hào)調(diào)理電路

10.2線性化10.3信號(hào)變換技術(shù)

10.4濾波與阻抗匹配

10.5噪聲及干擾抑制技術(shù)

2014/10/24測(cè)試技術(shù)洪冶15.1信號(hào)調(diào)理電路5.1.1放大電路1、幾個(gè)基本概念等效電路共模電壓、差模電壓（常模電壓）差模放大倍數(shù)、共模放大倍數(shù)共模抑制比2014/10/24測(cè)試技術(shù)洪冶25.1.1放大電路（續(xù)）2、集成運(yùn)算放大器3、比例放大電路2014/10/24測(cè)試技術(shù)洪冶35.1.1放大電路（續(xù)）2014/10/24測(cè)試技術(shù)洪冶45.1.1放大電路（續(xù)）4、儀用放大電路2014/10/24測(cè)試技術(shù)洪冶55.1.3調(diào)制與解調(diào)調(diào)制是指利用某種信號(hào)來(lái)控制或改變普通為高頻振蕩信號(hào)的某個(gè)參數(shù)（幅值、頻率或相位）的過(guò)程。當(dāng)被控制的量是高頻振蕩信號(hào)的幅值時(shí)，稱為幅值調(diào)制或調(diào)幅；當(dāng)被控制的量為高頻振蕩信號(hào)的頻率時(shí)，稱為頻率調(diào)制或調(diào)頻；當(dāng)被控制的量為高頻振蕩信號(hào)的相位時(shí)，則稱為相位調(diào)制或調(diào)相。2014/10/24測(cè)試技術(shù)洪冶6將控制高頻振蕩的低頻信號(hào)稱調(diào)制波，載送低頻信號(hào)的高頻振蕩信號(hào)稱為載波，而將經(jīng)過(guò)調(diào)制過(guò)程所得的高頻振蕩波稱已調(diào)制波。從時(shí)域上講，調(diào)制過(guò)程即是使載波的某一參量隨調(diào)制波的變化而變化，而在頻域上，調(diào)制過(guò)程則是一個(gè)移頻的過(guò)程。解調(diào)則是從已調(diào)制波信號(hào)中恢復(fù)出原有低頻調(diào)制信號(hào)的過(guò)程。調(diào)制與解調(diào)(MODEM)是一對(duì)信號(hào)變換過(guò)程,在工程上常常結(jié)合在一起使用。2014/10/24測(cè)試技術(shù)洪冶7幅值調(diào)制原理： 設(shè)x(t)為被測(cè)信號(hào)，y(t)為高頻載波信號(hào)，若選擇余弦信號(hào)：y(t)=cos2πf0t，則已調(diào)制信號(hào)xm(t)為x(t)與y(t)的乘積：xm(t)=x(t)cos2πf0t。由傅里葉變換性質(zhì)知： 則有（4.25）2014/10/24測(cè)試技術(shù)洪冶8調(diào)幅的過(guò)程在頻域上就相當(dāng)于一個(gè)移頻的過(guò)程。

圖4.14幅值調(diào)制原理（a）時(shí)域（b）頻域2014/10/24測(cè)試技術(shù)洪冶9調(diào)制信號(hào)為正弦信號(hào)

設(shè)調(diào)制信號(hào)為x(t)=ASsinωSt， 載波信號(hào)為y(t)=ACsinωCt,

則經(jīng)調(diào)制后的已調(diào)制波為 采用三角積化和差公式： 將上式應(yīng)用于公式（4.26）得(4.26)(4.27)(4.28)2014/10/24測(cè)試技術(shù)洪冶10已調(diào)制波信號(hào)的頻譜是一個(gè)離散譜，僅僅位于頻率ωc-ωs和ωc+ωs處，即以載波信號(hào)ωc為中心，以調(diào)制信號(hào)ωs為間隔的左右兩頻率（邊頻）處。其幅值大小則等于As與Ac乘積之半。圖4.15正弦信號(hào)的幅值調(diào)制2014/10/24測(cè)試技術(shù)洪冶11幅值調(diào)制裝置實(shí)質(zhì)上是一個(gè)乘法器，經(jīng)常采用電橋來(lái)作調(diào)制裝置，其中以高頻振蕩電源供給電橋作為裝置的載波信號(hào)，則電橋輸出ey便為調(diào)幅波。圖例中電橋的電壓為5V，頻率為3000Hz。若測(cè)量的應(yīng)變量其頻率變化比如為0～10Hz，電橋輸出信號(hào)的頻譜在2990和3010Hz之間。圖4.16電橋調(diào)幅裝置應(yīng)用2014/10/24測(cè)試技術(shù)洪冶12幅值調(diào)制的解調(diào)同步解調(diào)法原理：

將調(diào)幅波再經(jīng)一乘法器與原載波信號(hào)相乘，則調(diào)幅波的頻譜在頻域上將再次被進(jìn)行移頻。由于載波信號(hào)的頻率仍為f0，因此，再次移頻的結(jié)果是使原信號(hào)的頻譜圖形出現(xiàn)在0和的2f0頻率處。由于在解調(diào)過(guò)程中所乘的信號(hào)與調(diào)制時(shí)的載波信號(hào)具有相同的頻率與相位，因此這一解調(diào)的方法稱為同步解調(diào)。時(shí)域分析上有：(4.34)2014/10/24測(cè)試技術(shù)洪冶13圖4.19同步解調(diào)原理2014/10/24測(cè)試技術(shù)洪冶14整流檢波原理： 對(duì)調(diào)制信號(hào)偏置一個(gè)直流分量A，使偏置后的信號(hào)具有正電壓值。對(duì)該信號(hào)作調(diào)幅后得到的已調(diào)制波xm(t)的包絡(luò)線將具有原信號(hào)形狀。對(duì)該調(diào)幅波xm(t)作簡(jiǎn)單的整流（全波或半波整流）和濾波便可恢復(fù)原調(diào)制信號(hào)。2014/10/24測(cè)試技術(shù)洪冶15圖4.20調(diào)制信號(hào)加偏置的調(diào)幅波（a）偏置電壓足夠大（b）偏置電壓不夠大2014/10/24測(cè)試技術(shù)洪冶16相敏解調(diào)原理：相敏解調(diào)或相敏檢波能用來(lái)鑒別調(diào)制信號(hào)的極性，利用交變信號(hào)在過(guò)零位時(shí)其正、負(fù)極性發(fā)生突變，使調(diào)幅波相位與載波信號(hào)相比較也相應(yīng)地產(chǎn)生180°相位跳變，從而既能反映原信號(hào)的幅值又能反映其相位。2014/10/24測(cè)試技術(shù)洪冶17圖4.21二極管相敏檢波器及其工作原理(a)R(t)>0,0~π(b)R(t)>0,π~2π(c)與(d)R(t)<02014/10/24測(cè)試技術(shù)洪冶18圖4.22相敏解調(diào)過(guò)程的波形轉(zhuǎn)換情形

2014/10/24測(cè)試技術(shù)洪冶19相敏解調(diào)器解調(diào)的波形轉(zhuǎn)換過(guò)程： 當(dāng)調(diào)制信號(hào)R(t)為正時(shí)(圖4.22(c)中的0~t1時(shí)間內(nèi))，檢波器相應(yīng)輸出為ey1。從圖4.21(a)和(b)中可以看到，無(wú)論在0~π或π~2π時(shí)間里，電流if流過(guò)負(fù)載Rf的方向不變，即此時(shí)輸出電壓ey1為正值。 當(dāng)R(t)=0時(shí)（圖4.22(b)中的t1點(diǎn)），負(fù)載電阻Rf兩端電位差為零，因此無(wú)電流流過(guò)Rf，此時(shí)輸出電壓ey1=0。 當(dāng)調(diào)制信號(hào)R(t)為負(fù)時(shí)(圖4.22(b)中的t1～t2段)，調(diào)幅波ey相對(duì)于載波e0的極性正好相差180°，此時(shí)從圖4.21(c)和(d)中可看到，電流流過(guò)Rf的方向與前相反，即此時(shí)輸出電壓ey1為負(fù)值。2014/10/24測(cè)試技術(shù)洪冶20分析：通過(guò)相敏檢波可得到一個(gè)幅值和極性均隨調(diào)制信號(hào)的幅值與極性改變的信號(hào)，它真正地重現(xiàn)了原被測(cè)信號(hào)。在電路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的是，變壓器B副邊的輸出電壓應(yīng)大于變壓器A副邊的輸出電壓。相敏檢波的應(yīng)用：動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀。圖4.24動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀方框圖2014/10/24測(cè)試技術(shù)洪冶21225.2線性化5.2.1為何進(jìn)行線性化檢測(cè)系統(tǒng)中希望輸入輸出特性是線性化的。實(shí)際傳感器大多數(shù)是非線性化的。減少計(jì)算量，提高運(yùn)算速度；滿足線性刻度；使用方便。235.2線性化5.2.2線性化的方法數(shù)字式線性化：?jiǎn)纹瑱C(jī)、嵌入式系統(tǒng)、專用芯片；靈活，適用性強(qiáng)，速度有限，難以滿足動(dòng)態(tài)檢測(cè)場(chǎng)合。模擬式線性化：在信號(hào)調(diào)理電路中加入模擬非線性環(huán)節(jié)。按使用元件分：無(wú)源線性化、有源線性化245.2線性化硬件線性化的特點(diǎn)實(shí)時(shí)性強(qiáng)、簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、可靠，應(yīng)用廣泛。5.2.3無(wú)源線性化電路用簡(jiǎn)單的無(wú)源器件（如電阻）與敏感器件并聯(lián)或串聯(lián)，只要電阻值選擇合適，就可以將非線性校正到滿意的程度。如濕敏電阻的線性化255.2線性化電阻RHaRHbRHcabc相對(duì)濕度RH%HaHbHcRHRR’h濕敏電阻的線性化265.2線性化并聯(lián)后的總電阻為使a，b，c三點(diǎn)一線應(yīng)滿足即滿足275.2線性化解得：電阻RHaRHbRHcabc相對(duì)濕度RH%HaHbHc濕敏電阻修正后的特性曲線285.2線性化也可以直接對(duì)輸出電壓進(jìn)行線性化：ViRHRVo串聯(lián)電阻線性化電路這種方法所需元件少、成本低，非常簡(jiǎn)便。但校正范圍窄，校正準(zhǔn)確度不高，主要用于被測(cè)量變化不大的場(chǎng)合。否則，要采用較復(fù)雜的無(wú)源電路。295.2線性化用較復(fù)雜的無(wú)源電路仍以濕敏電阻為例，下圖是不同敏感區(qū)的敏感元件進(jìn)行組合來(lái)進(jìn)行線性化的電路R1R2RH2RH1RH305.2線性化電阻濕敏電阻的線性化效果相對(duì)濕度RH%HaHbHcHd電阻abc相對(duì)濕度RH%HaHbHcHd315.2線性化用傳感器特性曲線上線性較好的一段改善線性400030002000振弦式傳感器的特性曲線振弦式傳感器的特性曲線中，頻率的平方與張力的成正比，通過(guò)施加預(yù)緊力，調(diào)整到中間一段測(cè)量，非線性顯著減小。325.2線性化5.2.4有源線性化電路無(wú)源線性化的缺點(diǎn)是降低了靈敏度。有源線性化：運(yùn)用運(yùn)放、場(chǎng)效應(yīng)管或晶體管等有源器件實(shí)現(xiàn)線性化。因運(yùn)放有很高的增益、極高的輸入阻抗、靈活多變的接法，可獲得各種各樣函數(shù)變換。原則上，任何敏感器件的變換特性都可以校正為足夠好的直線特性。電路復(fù)雜、調(diào)整不便、成本較高。335.2線性化幾種有源線性化電路非線性反饋電路多放大器反饋電路電橋傳感器非線性校正電路分段式電路345.2線性化非線性反饋電路原理：利用非線性反饋，使反饋之路的非線性和有源敏感器件的變換特性的非線性相互抵消，從而實(shí)現(xiàn)線性化。也可以用運(yùn)算放大器構(gòu)成的函數(shù)運(yùn)算器進(jìn)行線性化。例：硅光電池的輸出電壓為：355.2線性化利用運(yùn)放構(gòu)成對(duì)數(shù)電路，使輸出電壓為：365.2線性化運(yùn)放構(gòu)成的對(duì)數(shù)電路原理圖如VoR2+-+RDVIR’iDiR375.2線性化PN結(jié)的伏安特性為：常溫（25度）時(shí)，可以近似為385.2線性化運(yùn)放構(gòu)成的對(duì)數(shù)電路的輸出為：395.2線性化多放大器反饋電路通過(guò)多級(jí)運(yùn)算放大器，將信號(hào)調(diào)理電路的輸出信號(hào)反饋到相關(guān)放大器的輸入端，從而構(gòu)造一個(gè)與傳感器特性相近的函數(shù)運(yùn)算器，以實(shí)現(xiàn)較理想的線性校正。例如：熱電阻的特性表達(dá)式一般是二次多項(xiàng)式，溫度變化較大時(shí)，非線性嚴(yán)重，下圖為實(shí)用鉑電阻TRRA102B的非線性校正電路，采用正反饋，非線性由2%變?yōu)?.1%。405.2線性化+-+1KVo+-+10K+-+9.5K1K22K3K1K24K10K10KW2W1W3RT1μF415.2線性化電橋傳感器非線性校正電路原理：對(duì)電橋傳感器電路，利用電橋輸出對(duì)電源電壓敏感的特性，將電路信號(hào)反饋到電橋的供橋電源端，是電源電壓隨輸出信號(hào)變化而變化，從而使輸入輸出成線性關(guān)系。電路：如下圖425.2線性化電橋傳感器非線性校正電路+-+1KVo++-10K4.3KRRR(1+X）R-15VWβVoDZVref10K10KVc=Vref+βVoLM324AD521435.2線性化設(shè)電橋四臂電阻為R，傳感器阻值為Rx=（1+x）R，橋路電壓為V，則橋路輸出為：前置放大器AD521輸出的一部分與穩(wěn)壓管的基準(zhǔn)電壓一起，經(jīng)運(yùn)放后反饋到電橋的電源端，使電橋的電源隨Vo變化。若使AD521的增益AV與β乘積為2，則有445.2線性化分段式電路原理：對(duì)傳感器的特性曲線呈緩慢、單調(diào)變化的情況，將其特性曲線劃分成若干段，每段用一段直線近似代替。段間切換有開(kāi)關(guān)二極管控制。參見(jiàn)下圖455.2線性化輸出經(jīng)折線逼近可以得到：465.2線性化電路R2+-+RuR0R1R2R3R4D1D2D3D4r1r2r3r4UcUoUiRr475.2線性化電路原理：四個(gè)二極管串聯(lián)四個(gè)不同的電阻，即可實(shí)現(xiàn)分段逼近線性化。如：D1串聯(lián)反向電壓Uc1=R1Uc/(r1+R1)，

D2串聯(lián)反向電壓Uc2=R2Uc/(r2+R2)，

D3串聯(lián)反向電壓Uc3=R3Uc/(r3+R3)，

D4串聯(lián)反向電壓Uc4=R4Uc/(r4+R4)當(dāng)輸入信號(hào)Ui很小時(shí)，Ru=R0，隨著Ui的增大，四個(gè)二極管依次導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)分段擬合。5.3信號(hào)變換技術(shù)

5.3.1測(cè)量電橋1、基本概念特點(diǎn)：靈敏度高線性好測(cè)量范圍寬容易實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償分類(lèi)：直流電橋

交流電橋電阻應(yīng)變式測(cè)力稱重傳感器電感式、差動(dòng)變壓器式、電容式傳感器2014/10/24測(cè)試技術(shù)洪冶485.3.1測(cè)量電橋（續(xù)）(1)(2)(3)(4)(5)2014/10/24測(cè)試技術(shù)洪冶495.3.1測(cè)量電橋（續(xù)）2、電橋放大器電源浮置的電橋放大器差分輸入式電橋放大器2014/10/24測(cè)試技術(shù)洪冶505.3.2電壓－電流轉(zhuǎn)換為了減少長(zhǎng)線傳輸過(guò)程中線路電阻和負(fù)載電阻的影響，可以將直流電壓變換成直流電流后進(jìn)行傳輸。信號(hào)制式：被測(cè)量電壓→4～20mA。2014/10/24測(cè)試技術(shù)洪冶515.3.3電壓－頻率轉(zhuǎn)換

電壓－頻率轉(zhuǎn)換將模擬輸入電壓轉(zhuǎn)換成與之成正比的振蕩頻率?？商岣咝盘?hào)傳輸?shù)目垢蓴_能力，還可節(jié)省系統(tǒng)接口資源。2014/10/24測(cè)試技術(shù)洪冶525.3.4模擬－數(shù)字轉(zhuǎn)換

1、采樣與量化2014/10/24測(cè)試技術(shù)洪冶535.3.4模擬－數(shù)字轉(zhuǎn)換（續(xù)）

2、雙積分式A/D轉(zhuǎn)換2014/10/24測(cè)試技術(shù)洪冶545.3.4模擬－數(shù)字轉(zhuǎn)換（續(xù)）

3、逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換2014/10/24測(cè)試技術(shù)洪冶555.3.4模擬－數(shù)字轉(zhuǎn)換（續(xù)）

3、逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換2014/10/24測(cè)試技術(shù)洪冶565.3.4模擬－數(shù)字轉(zhuǎn)換（續(xù)）

4、增量調(diào)制型A/D轉(zhuǎn)換2014/10/24測(cè)試技術(shù)洪冶57585.4濾波與阻抗匹配

5.4.1濾波器的基本概念濾波器的類(lèi)型：低通、高通、帶通、帶阻、全通通帶增益A0諧振頻率f0、截至頻率fp

頻帶寬度BW品質(zhì)因素Q、阻尼系數(shù)ξ2014/10/24測(cè)試技術(shù)洪冶59605.4濾波與阻抗匹配

615.4濾波與阻抗匹配

頻帶寬度BW：允許信號(hào)通過(guò)的頻率段。品質(zhì)因數(shù)Q：

諧振頻率與帶寬之比。阻尼系數(shù)ξ

：

品質(zhì)因數(shù)倒數(shù)的一半，ξ=0.5Q-1濾波器的主要參數(shù)：通帶增益A0:輸出電壓與輸入電壓之比。截至頻率fp：沒(méi)有諧振峰時(shí)，增益下降到時(shí)的頻率；有諧振峰時(shí)，幅頻特性從峰值回到起始值時(shí)的頻率。諧振頻率是濾波器自身的固有頻率。62無(wú)源濾波器：利用R、L、C器件組成的濾波器。特點(diǎn)：設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，頻率特性計(jì)算容易濾波器的特性對(duì)元器件的誤差非常敏感截至頻率較低時(shí)，R、C取值較大，尺寸較大阻帶內(nèi)，幅頻特性衰減慢無(wú)法提供增益電阻值可能較大，導(dǎo)致濾波器的輸出阻抗很高5.4濾波與阻抗匹配

635.4濾波與阻抗匹配

有源濾波器

一階有源低通濾波器

64二階有源低通濾波器5.4濾波與阻抗匹配

電壓并聯(lián)正反饋

，通帶寬度增加

655.4濾波與阻抗匹配

665.4濾波與阻抗匹配

一階高通濾波電路675.4濾波與阻抗匹配

二階高通濾波電路685.4濾波與阻抗匹配

帶通濾波電路695.4濾波與阻抗匹配

帶阻濾波電路705.4濾波與阻抗匹配

全通濾波電路幅頻特性為常數(shù)，與頻率無(wú)關(guān)有移相作用715.4濾波與阻抗匹配

5.4.2濾波器的選用與設(shè)計(jì)初步原則：優(yōu)先采用無(wú)源濾波器，無(wú)法滿足要求時(shí)用有源濾波器。優(yōu)先采用低階濾波器，無(wú)法滿足要求時(shí)用高階濾波器。方法步驟：確定通帶頻率、增益、衰減（滾降）速度等參數(shù)。確定滿足所需特性的傳遞函數(shù)，從經(jīng)典濾波器中選擇，如巴特沃思、切比雪夫等。通過(guò)電路設(shè)計(jì)與調(diào)試實(shí)現(xiàn)傳遞函數(shù)72例：二階RC有源低通濾波器設(shè)計(jì)5.4濾波與阻抗匹配

73二階RC有源低通濾波器的品質(zhì)因數(shù)5.4濾波與阻抗匹配

品質(zhì)因數(shù)越高，高頻衰減也越快，但系統(tǒng)的極點(diǎn)越靠近虛軸，系統(tǒng)的穩(wěn)定性越差。為分析方便，不妨設(shè)增益為1，n2=R1/R2，則：745.4濾波與阻抗匹配

為了得到較高的品質(zhì)因數(shù)，n=1即R1=

R2

，C2>C1

755.4濾波與阻抗匹配

設(shè)計(jì)過(guò)程：選擇合適的電阻值計(jì)算兩個(gè)電容值若C1

的值太大，重新選一個(gè)大一些的電阻若C2的值太小，重新選一個(gè)小一些的電阻若C2的值太小，C1

的值又太大，則濾波器到了性能極限選擇最接近的標(biāo)準(zhǔn)元件值，重新計(jì)算，給出全部參數(shù)。765.4濾波與阻抗匹配

注意：很多情況下，要做的工作是選擇濾波器，而不是設(shè)計(jì)濾波器。如：MAX280（單片集成5階巴特沃斯低通濾波器）

MAX263/264（單片集成通用有源濾波器）5.4.3阻抗匹配

ImpedanceMatching

傳輸線的核心問(wèn)題之一是功率傳輸，在低頻中間有最大功率傳輸定理。只要負(fù)載滿足

時(shí)，可達(dá)到電源最大功率輸出，即資用功率Pa

(8-1)(8-2)本講，我們要把上述定理推廣到傳輸線問(wèn)題中。圖8-1共軛匹配與最大功率輸出定理一、匹配網(wǎng)絡(luò)特性進(jìn)一步推廣低頻電路問(wèn)題?，F(xiàn)在有一匹配網(wǎng)絡(luò)(它可以是傳輸線段，也可以是任意的Network。但滿足無(wú)耗條件)，處于電源與負(fù)載之間。如圖所示［定理］互易匹配網(wǎng)絡(luò)無(wú)耗。在系統(tǒng)匹配時(shí),有則［證明］對(duì)于無(wú)耗網(wǎng)絡(luò)可寫(xiě)出

(8-3)一、匹配網(wǎng)絡(luò)特性圖8-2匹配網(wǎng)絡(luò)

容易導(dǎo)出一、匹配網(wǎng)絡(luò)特性也即另一方面由網(wǎng)絡(luò)輸出端向電源看，計(jì)及圖8-3匹配網(wǎng)絡(luò)

(8-4)一、匹配網(wǎng)絡(luò)特性和(上面已應(yīng)用了網(wǎng)絡(luò)互易條件)可知

(8-5)考慮到，可知一、匹配網(wǎng)絡(luò)特性對(duì)比式(8-4)和(8-5)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Z０的傳輸線，則

可達(dá)到無(wú)反射的行波匹配。也分別稱為電源和負(fù)載的阻抗匹配。需要注意：匹配的概念與匹配區(qū)域相關(guān)，以后將清楚看到，在匹配區(qū)域外，實(shí)際上是存在反射波的。

(8-6)一、匹配網(wǎng)絡(luò)特性圖8-4阻抗匹配二、電阻性負(fù)載匹配

阻抗匹配大致分成兩類(lèi)：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Zl=Rl≠Z０，最常見(jiàn)的是采用線匹配，有

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(wú)反射波。

(8-7)(8-8)二、電阻性負(fù)載匹配圖8-5匹配段

［定理］電抗性阻抗通過(guò)(8-9)二、電阻性負(fù)載匹配變換成純阻

圖8-6

因?yàn)檫@個(gè)問(wèn)題前面已經(jīng)討論過(guò)，此處不再證明。

(8-10)三、電抗性負(fù)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并聯(lián)支節(jié)匹配帶電抗性負(fù)載(Note，不是純電抗)。1.單枝節(jié)匹配匹配對(duì)象：任意負(fù)載其中調(diào)節(jié)參數(shù)：枝節(jié)距負(fù)載距離d和枝節(jié)長(zhǎng)度l。分析枝節(jié)匹配的方法均采用倒推法——由結(jié)果推向原因。

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)納更為方便。結(jié)果要求并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)關(guān)系有(8-11)(8-12)利用和系統(tǒng)的|Γ|不變性，沿等|Γ|圓轉(zhuǎn)到。專門(mén)把的圓稱為匹配圓。三、電抗性負(fù)載匹配圖8-7單枝節(jié)匹配

單枝節(jié)匹配通常有兩組解。

三、電抗性負(fù)載匹配［例1］Z０=50Ω的無(wú)耗傳輸線，接負(fù)載Zl=25+j75Ω采用并聯(lián)單枝節(jié)匹配

圖8-8三、電抗性負(fù)載匹配1.負(fù)載歸一化2.采用導(dǎo)納計(jì)算(對(duì)應(yīng)0.412)3.將向電源(順時(shí)針)旋轉(zhuǎn)，與匹配圓(g=1)相交兩點(diǎn)4.求出枝節(jié)位置三、電抗性負(fù)載匹配5短路枝節(jié)長(zhǎng)度由于短路表示，且是電抗，所以要看單位外圓，如圖8-9所示。圖8-9

三、電抗性負(fù)載匹配共有兩組解答，一般選長(zhǎng)度較短的一組。

2.雙枝節(jié)匹配剛才已經(jīng)注意到：?jiǎn)沃?jié)匹配中枝節(jié)距離d是要改變的，為了使主饋線位置固定，自然出現(xiàn)了雙枝節(jié)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)，中間有一個(gè)已知固定距離d=1/8λ（個(gè)別也有1/4λ或3/8λ）構(gòu)成。

三、電抗性負(fù)載匹配匹配對(duì)象：任意負(fù)載調(diào)節(jié)參數(shù)：雙枝節(jié)長(zhǎng)度l１和l２分析的方法同樣采用倒推法，假定已經(jīng)匹配，則十分明顯，在匹配圓軌跡。通過(guò)傳輸線(也即向負(fù)載方向轉(zhuǎn)90°)，構(gòu)成軌跡。(在雙枝節(jié)匹配中,專門(mén)稱為輔助圓)。

三、電抗性負(fù)載匹配也即按等圓旋轉(zhuǎn)到輔助圓上，由此算出。

圖8-10雙枝節(jié)匹配

三、電抗性負(fù)載匹配圖8-11雙枝節(jié)輔助圓

三、電抗性負(fù)載匹配［例2］解決如圖的特殊雙枝節(jié)匹配。

Z０=50Ω

圖8-12

［解］1.采用Z０=50Ω的歸一化三、電抗性負(fù)載匹配2.并聯(lián)枝節(jié)應(yīng)用導(dǎo)納處理3.通過(guò)λ/8距離(向電源方向)4.按等電導(dǎo)圓交輔助圓于(本來(lái)應(yīng)該有兩個(gè)解，這里只討論其中一個(gè))。則可得三、電抗性負(fù)載匹配5.由向負(fù)載90°與匹配圓交于另一組解這里未作討論。于是三、電抗性負(fù)載匹配圖8-13三、電抗性負(fù)載匹配

3.關(guān)于“死區(qū)”雙枝節(jié)的一個(gè)主要問(wèn)題是，對(duì)于某些負(fù)載無(wú)法匹配，即所謂“死區(qū)”問(wèn)題。具體若，則＞2則無(wú)法匹配。一般地

是“死區(qū)”。(8