微波技術(shù)簡明教程 課件 第4章 狀態(tài)-阻抗匹配

第四章狀態(tài)——阻抗匹配微波技術(shù)本章主要回答的問題1.什么是阻抗匹配？2.如何進(jìn)行阻抗匹配？3.如何應(yīng)用Smith圓圖進(jìn)行阻抗匹配？阻抗匹配是微波系統(tǒng)的一種工作狀態(tài)，是系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須要考慮的重要問題，它關(guān)系到系統(tǒng)的傳輸效率、功率容量和穩(wěn)定性等。在阻抗匹配設(shè)計(jì)的過程中，使用解析方法比較復(fù)雜，而應(yīng)用Smith圓圖進(jìn)行設(shè)計(jì)比較方便、直觀，使用Smith圓圖進(jìn)行阻抗匹配設(shè)計(jì)也是Smith圓圖的重要應(yīng)用。4.1阻抗匹配狀態(tài)實(shí)際的微波傳輸系統(tǒng)需要加上與傳輸線相連接的信號源和負(fù)載。由信號源，傳輸線及負(fù)載所組成為了提供傳輸效率，保持信號源工作穩(wěn)定及提高傳輸線功率容量，希望：信號源輸出最大功率負(fù)載吸收全部入射功率4.1阻抗匹配狀態(tài)信號源輸出最大功率是信號源與負(fù)載之間的共軛匹配負(fù)載吸收全部入射功率傳輸線與負(fù)載之間的無反射匹配4.1阻抗匹配狀態(tài)共軛匹配解決問題如何從信號源獲取最大功率，要求傳輸線的輸入阻抗與信號源內(nèi)阻抗互為共軛。共軛匹配只是實(shí)現(xiàn)了信號源最大功率的輸出。4.1阻抗匹配狀態(tài)無反射匹配解決問題如何使負(fù)載吸收全部入射功率，負(fù)載與傳輸線之間的無反射匹配要求負(fù)載阻抗與傳輸線阻抗相等。需要在負(fù)載和傳輸線間插入一個(gè)匹配裝置，插入匹配裝置后，使該處的輸入阻抗即等效阻抗與傳輸線的特性阻抗相等。從信號源和傳輸線的角度看，線上是沒有反射的。匹配裝置本身不能有功率消耗。應(yīng)該是由電抗性元件構(gòu)成。4.2四分之一波長阻抗變換器

4.2四分之一波長阻抗變換器此時(shí)的四分之一波長阻抗變換器不能置于傳輸線和負(fù)載之間，而是需要插入在傳輸線的某個(gè)節(jié)點(diǎn)位置。傳輸線上哪個(gè)節(jié)點(diǎn)處的輸入阻抗為純電阻？對于是負(fù)載復(fù)數(shù)的情況4.2四分之一波長阻抗變換器4.2四分之一波長阻抗變換器4.2四分之一波長阻抗變換器以上求出的阻抗變換器的特性阻抗及長度都是針對單一波長的，也就是針對單一頻率的，實(shí)現(xiàn)的是單一頻率的無反射匹配，當(dāng)工作頻率偏離時(shí)，不再完全匹配。

4.2四分之一波長阻抗變換器

4.3單支節(jié)匹配器

對于單支節(jié)匹配器要解決的問題有兩個(gè)：一個(gè)是支節(jié)置于傳輸線上的位置4.3單支節(jié)匹配器另一個(gè)是支節(jié)的長度

4.3單支節(jié)匹配器

一個(gè)是

另一個(gè)是4.3單支節(jié)匹配器4.3單支節(jié)匹配器

一個(gè)是4.3單支節(jié)匹配器

另一個(gè)是4.3單支節(jié)匹配器

解：（1）確定等反射系數(shù)圓與歸一化負(fù)載導(dǎo)納4.3單支節(jié)匹配器

4.3單支節(jié)匹配器

下面的問題就是4.3單支節(jié)匹配器單支節(jié)匹配在Smith圓圖中的實(shí)現(xiàn)路徑4.4雙支節(jié)匹配器

雙支節(jié)匹配器的匹配思想

4.4雙支節(jié)匹配器4.4雙支節(jié)匹配器在未并聯(lián)支節(jié)之前，該處的歸一化輸入導(dǎo)納為：并聯(lián)第一個(gè)支節(jié)后，該處的歸一化輸入導(dǎo)納為：支節(jié)位置支節(jié)位置yin=1負(fù)載位置4.4雙支節(jié)匹配器4.4雙支節(jié)匹配器支節(jié)位置支節(jié)位置yin=1負(fù)載位置

4.4雙支節(jié)匹配器在Smith圓圖中，需要引入一個(gè)輔助圓

4.4雙支節(jié)匹