17 阻抗变换器

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1、射频电路与天线RFCircuitsandAntennas第17讲阻抗匹配器涂治红华南理工大学电子与信息学院天线与射频技术研究所TEL:22236201-604Email:zhtu@scut.edu.cnResearchInstituteofAntenna&RFTechniques第17讲内容L型匹配网络单支节匹配器双支节匹配器四分之一波长阻抗变换器二项式多节阻抗变换器渐变线教材P162-174SouthChinaUniversityofTechnologyResearchInstitut

2、eofAntenna&RFTechniques17.1引言在RF电路中，常常遇到不同传输线间的连接、不同元器件间的连接和天线与馈线间的连接等问题。如果是直接连接，必然是会产生反射，影响了功率传输。因此，需要在连接点间插入匹配网络，以达到阻抗匹配，保证功率无反射地传输。Z匹配ZcL网络Z＝ZincSouthChinaUniversityofTechnology无反射匹配ResearchInstituteofAntenna&RFTechniques另外，为了使信号源输出功率最大，也希望外电路的输入阻

3、抗与源阻抗实现共轭匹配，因此，在外电路与信号源之间通常也需要匹配网络。信外号匹配电源网络路ZgZinZL最大功率Z=Z*SouthChinaUniversityofTechnologying输出匹配ResearchInstituteofAntenna&RFTechniques阻抗匹配的好处：使传输功率无反射地传送给负载最大功率输出改善系统的信噪比减少振幅和相位误差根据匹配负载的性质，阻抗匹配可分为三种：匹配纯电阻负载，称为阻抗变换器匹配复阻抗负载，称为阻抗匹配器匹配负阻与正阻（振荡

4、器和放大器等）SouthChinaUniversityofTechnologyResearchInstituteofAntenna&RFTechniques常用的匹配网络形式有L型匹配网络（集总元件网络）支节匹配器（单支节、双支节匹配）1/4波长阻抗变换器（单节和多节）宽带阻抗变换器（渐变线）设计匹配网络时有两种方法可供选择：采用解析方法求出元件的值利用Smith圆图作为图解设计工具前者可以得到精确的结果，并适合于计算机辅助设计。后者无须复杂计算，更加直SouthChinaUniv

5、ersityofTechnology观，便于对匹配过程的理解。ResearchInstituteofAntenna&RFTechniques17.2L型匹配网络通过例题，演示L型网络的匹配过程。SouthChinaUniversityofTechnologyResearchInstituteofAntenna&RFTechniques【例题17-1】如下图，设计L型匹配网络使得天线等构得到最大功率。已知在2GHz，发射机输出阻抗Z=(150+j75)ΩT天线输入阻抗Z=(75+j15)Ω。A

6、解法一（解析法）：根据要求，从匹配网络往发SouthChinaUniversityofTechnology射机看去的输出阻抗Z必须等于Z的共轭复数。MAZZMAResearchInstituteofAntenna&RFTechniquesZ等于Z与电容C并联后再与电感L串联MT1*Z=jXZM-1LAZ+jBTCBjCC则XjLRjXLTTjXRjXLAAZRjX1(jBRjX)TTTCTTZRjXAAA将实部与虚部分开，可得RRBXXXB(1)()

7、R(1)TACTALCTXRRB(1BXXX)()(2)SouthChinaUniversityofTechnologyTTACCTALResearchInstituteofAntenna&RFTechniques将（2）中的X代入（1），得到关于B的二次LC方程，其解为RT222XR()XRTTTTRAB(3)C22RXTT由于R大于R，所以根号内的值为正，且大于TAX，为了保证B为正，取根号前符号为正。T2C将（3）代入（1），可得1RB(1X)ACTXXLASo

8、uthChinaUniversityofTechnologyBBRCCTResearchInstituteofAntenna&RFTechniques最后，将已知数据代入得Bm9.2SCCB/0.73pFCX76.9LLX/6.1nHL此例题表明，设计L型滤波器的解析法主要是求解关于电容C的二次方程。SouthChinaUniversityofTechnologyResearchInstituteofAntenna&RFTechniques解