第一章無源阻抗變換課件

1.3無源阻抗變換阻抗變換的必要性（3）保證濾波器性能（1）實現(xiàn)最大功率傳輸——共軛匹配（2）改善噪聲系數(shù)對變換網(wǎng)絡(luò)的要求：寬帶：變壓器、傳輸線變壓器窄帶：LC網(wǎng)絡(luò)（2）帶寬（1）損耗小——用純電抗阻抗變換網(wǎng)絡(luò)1.3無源阻抗變換阻抗變換的必要性（3）保證濾波器性能（1）1.3.1變壓器阻抗變換變壓器參數(shù)：初級電感量次級電感量耦合系數(shù)互感變壓器種類：

空心變壓器磁芯變壓器——耦合緊，漏感小(),磁芯損耗隨頻率升高增大理想變壓器：無損耗、耦合系數(shù)為1，初級電感量為無窮理想變壓器阻抗變換：電壓電流阻抗注意電流方向（負號、圖中方向）磁芯變壓器可近似為理想變壓器1.3.1變壓器阻抗變換變壓器參數(shù)：初級電感量次級電感量1.3.2部分接入進行阻抗變換電感部分接入電容部分接入條件：并聯(lián)支路>>1(4以上）

電抗元件部分接入x2

與為同性質(zhì)電抗x1分析方法:

將部分阻抗折合到全部,、值不變，Rx1x21.3.2部分接入進行阻抗變換電感部分接入電容部分接入條定義參數(shù)——接入系數(shù)P電容部分接入系數(shù)＜1電感部分接入系數(shù)＜1P=接入部分阻抗同性質(zhì)的總阻抗＝X2X1+X2＜1變換原則：變換前后功率相等所以有：條件:高QR>>X2變換后阻抗關(guān)系:結(jié)論:部分接入變換到全部，阻抗變大定義參數(shù)——接入系數(shù)P電容部分接入系數(shù)＜1電感部分接入系數(shù)問題1：當支路不滿足高Q

時?問題2：變換網(wǎng)絡(luò)中引入的電抗如何消除?部分接入的應(yīng)用（1）阻抗變換（2）減少負載對回路Q的影響采用串并聯(lián)支路互換公式——采用并聯(lián)諧振抵消所以，部分接入阻抗變換是窄帶變換問題1：當支路不滿足高Q時?問題2：部分接入的應(yīng)用采用串并問題3：信號源的部分接入V2V等效原則：變換前后功率相等電流源提供的功率變換后的電流源變換后的電阻問題3：信號源的部分接入V2V等效原則：變換前后功率相等電流例1-3-1

用電容部分接入方式設(shè)計一個窄帶阻抗變換網(wǎng)絡(luò)，工作頻率為1GHz，帶寬為50MHz，分別將（1），（2）變換為阻抗

解：阻抗變換網(wǎng)絡(luò)如圖示，注意：此處有兩個不同的Q并聯(lián)支路RL

、C2的Q2，決定計算阻抗變換采用高Q法，還是低Q法并聯(lián)回路L、C1、C2的Q

由回路的等效負載決定根據(jù)已知帶寬計算出該窄帶阻抗變換回路的Q值應(yīng)為：根據(jù)并聯(lián)諧振回路Q的定義可得：

回路必須在工作頻率處諧振，才能使輸入阻抗為純電阻，則有：例1-3-1用電容部分接入方式設(shè)計一個窄帶阻抗變換網(wǎng)下面判斷支路Q電容C1和電容C2串聯(lián)，必有：，

接入系數(shù)，變換阻抗則由回路總電容及總?cè)菘箷r，一定有，高Q時，不一定為高Q則（1）當時，高Q

，采用部分接入變換法

下面判斷支路Q電容C1和電容C2串聯(lián)，必有：（2）當

時，可能不滿足高Q

采用串并聯(lián)支路互換法：并聯(lián)支路RL

、C2串聯(lián)支路RLS

、C2S并聯(lián)串聯(lián)：，串聯(lián)并聯(lián)：特別注意本題回路Q和支路Q2

的不同，此處并聯(lián)回路Q＝20所以有：（2）當時，可能不滿足高Q采用串并聯(lián)因此匹配網(wǎng)絡(luò)電容為：

回路Q為設(shè)電容C1

與電容串聯(lián)值為

回路Q也可表示為：因此匹配網(wǎng)絡(luò)電容為：回路Q為設(shè)電容C1與電容1.3.3L網(wǎng)絡(luò)阻抗變換②窄帶網(wǎng)絡(luò)－－兩電抗元件不同性質(zhì)，有選頻濾波性能特征：①兩電抗元件組成－－結(jié)構(gòu)形式同L討論問題：1.

已知工作頻率，欲將變換為，求：電路結(jié)構(gòu)和、2.L網(wǎng)絡(luò)的帶寬1.3.3L網(wǎng)絡(luò)阻抗變換②窄帶網(wǎng)絡(luò)－－兩電抗元件不同性變換依據(jù):

串并聯(lián)互換串聯(lián)支路并聯(lián)支路諧振，開路＝串并聯(lián)互換公式注意：由于等效，串聯(lián)支路Q＝并聯(lián)支路Q，由變換電阻可求出Q則:,已知L、C(條件:)>1.電路結(jié)構(gòu)與參數(shù)計算變換依據(jù):串聯(lián)支路當<時變換L網(wǎng)絡(luò)形式并聯(lián)支路串聯(lián)支路諧振，短路總結(jié)：L匹配網(wǎng)絡(luò)支路的

Q值可以表示為L網(wǎng)絡(luò)缺點:

當兩個要阻抗變換的源和負載電阻值確定后，

L網(wǎng)絡(luò)的Q值也確定了，是不能選擇的，因此該窄帶網(wǎng)絡(luò)的濾波性能不能選擇。注意：不一定是高Q＝其中當<時變換L網(wǎng)絡(luò)形解：先將信號源端的寄生電感和負載端的寄生電容歸并到

L網(wǎng)絡(luò)中。

由于

>

，則L網(wǎng)絡(luò)如圖示L網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)支路電抗

L網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)支路電抗

例1-3-2已知信號源內(nèi)阻

=12，并串有寄生電感

=1.2。負載電阻為

=58并帶有并聯(lián)的寄生電容=1.8PF，工作頻率為。設(shè)計

L

匹配網(wǎng)絡(luò)，使信號源與負載達共軛匹配。解：先將信號源端的寄生電感和負載端的由于>，則L網(wǎng)絡(luò)2.帶寬諧振阻抗諧振，開路諧振，短路諧振阻抗回路帶寬回路Q=1/2支路Q回路有載回路Q=1/2支路Q回路有載2.帶寬諧振阻抗諧振，開路諧振，短路諧振阻抗回路帶寬回路1.3.4和T

型匹配網(wǎng)絡(luò)引出：當對匹配網(wǎng)絡(luò)有更高的濾波要求時，采用三電抗元件組成

和T

型匹配網(wǎng)絡(luò)分析方法：分解為兩個L網(wǎng)絡(luò)，設(shè)置一個假想中間電阻兩個L網(wǎng)絡(luò)的Q分別是由于是未知數(shù)，因此可以假設(shè)一個Q1

或

Q2假設(shè)Q的原則：根據(jù)濾波要求，設(shè)置一個高Q當>時，Q2=Q當<時，Q1=Q網(wǎng)絡(luò)的帶寬：由高Q

決定1.3.4和T型匹配網(wǎng)絡(luò)引出：當對匹配例1-3-3：設(shè)計一個型匹配網(wǎng)絡(luò)，完成源電阻和負載電阻間的阻抗變換。工作頻率MHz，假設(shè)大的一個有載

。

對應(yīng)L網(wǎng)絡(luò)的Q為：解：用L網(wǎng)絡(luò)是否可以？回路有載Q為：不滿足題目要求，所以必須用三電抗元件的變換網(wǎng)絡(luò)例1-3-3：設(shè)計一個型匹配網(wǎng)絡(luò)，完成源電阻對應(yīng)L網(wǎng)絡(luò)設(shè)網(wǎng)絡(luò)由L和

C1、C2

組成，將L分成L1和L2

兩個電感。網(wǎng)絡(luò)源端L網(wǎng)絡(luò)負載端L網(wǎng)絡(luò)Rinter中間電阻首先確定此大的有載＝4是在源端還是負載端？必定是負載端的L網(wǎng)絡(luò)的有載

因為設(shè)負載端L網(wǎng)絡(luò)的Q

為Q2

，則由于，因此此設(shè)計方案是可行的設(shè)網(wǎng)絡(luò)由L和C1、C2組成，網(wǎng)絡(luò)源端L網(wǎng)絡(luò)負載端負載端

L網(wǎng)絡(luò)的并聯(lián)電容支路為負載端串聯(lián)電感支路為：對源端的L網(wǎng)絡(luò)，其每條臂的Q值為：源端串聯(lián)電感支路有 源端并聯(lián)電容支路有總電感為：Rinter負載端L網(wǎng)絡(luò)的并聯(lián)電容支路為負載端串聯(lián)電感支路為：