阻抗匹配问题培训讲学.ppt

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1、阻抗匹配问题负载变化的,负载有反射时,反射回来的反射波被电源吸收。可以用阻抗变换器把不匹配源变成匹配源,但常用的方法是加一个去耦衰减器或隔离器,它们的作用是吸收反射波。3)共轭阻抗匹配设信源电压为Eg,信源内阻抗Zg=Rg+jXg,传输线的特性阻抗为Z0,总长为l,终端负载为Zl,如图1-11（a）所示,则始端输入阻抗Zin为由图1-11(b)可知,负载得到的功率为(1-5-2)(1-5-1)图1-11无耗传输线信源的共扼匹配要使负载得到的功率最大,首先要求Xin=-Xg(1-5-3)此时负载得到的功率为可见当时P取最大值,此时应满

2、足Rg=Rin(1-5-5)(1-5-4)因此,对于不匹配电源,当负载阻抗折合到电源参考面上的输入阻抗为电源内阻抗的共轭值时,即当时,负载能得到最大功率值。通常将这种匹配称为共轭匹配。此时，负载得到的最大功率为综合式（1-5-3）和（1-5-5）得(1-5-6)(1-5-7)2.阻抗匹配的方法对一个由信源、传输线和负载阻抗组成的传输系统(如图1-11（a）所示),希望信号源在输出最大功率的同时，负载全部吸收,以实现高效稳定的传输。因此一方面应用阻抗匹配器使信源输出端达到共轭匹配,另一方面应用阻抗匹配器使负载与传输线特性阻抗相匹配,如图1-12所示。图

3、1-12传输线阻抗匹配方法示意图由于信源端一般用隔离器或去耦衰减器以实现信源端匹配,因此我们着重讨论负载匹配的方法。阻抗匹配方法从频率上划分为窄带匹配和宽带匹配，从实现手段上划分为串联λ/4阻抗变换器法、支节调配器法。下面就来分别讨论两种阻抗匹配方法。1)λ/4阻抗变换器法当负载阻抗为纯电阻Rl且其值与传输线特性阻抗Z0不相等时,可在两者之间加接一节长度为λ/4、特性阻抗为Z01的传输线来实现负载和传输线间的匹配,如图1-13（a）所示。由无耗传输线输入阻抗公式得(1-5-8)因此当传输线的特性阻抗　　时,输入端的输入阻抗Zin=Z0,从而实现了负载和

4、传输线间的阻抗匹配。由于传输线的特性阻抗为实数,所以λ/4阻抗变换器只适合于匹配电阻性负载;若负载是复阻抗,则需先在负载与变换器之间加一段传输线,使变换器的终端为纯电阻,然后用λ/4阻抗变换器实现负载匹配,如图1-13（b）所示。由于λ/4阻抗变换器的长度取决于波长,因此严格说它只能在中心频率点才能匹配,当频偏时匹配特性变差,所以说该匹配法是窄带的。图1-13λ/4阻抗变换器2)支节调配器法（1）串联单支节调配器设传输线和调配支节的特性阻抗均为Z0,负载阻抗为Zl,长度为l2的串联单支节调配器串联于离主传输线负载距离l1处,如图1-14所示。设终端

5、反射系数为

6、Γl

7、ejφl,传输线的工作波长为λ,驻波系数为ρ,由无耗传输线状态分析可知,离负载第一个电压波腹点位置及该点阻抗分别为(1-5-9)令l1′=l1-lmax1,并设参考面AA′处输入阻抗为Zin1,则有(1-5-10)图1-14串联单支节调配器终端短路的串联支节输入阻抗为则总的输入阻抗为(1-5-12)Zin2=jZ0tan(βl2)(1-5-11)要使其与传输线特性阻抗匹配,应有R1=Z0X1+Z0tan(βl2)=0　(1-5-13)经推导可得(取其中一组解)(1-5-14a)其中,Zl′由式（1-5-9）决定。式(1-5-1

8、4a)还可写成(1-5-14b)其中,λ为工作波长。而AA′距实际负载的位置l1为l1=l1′+lmax1(1-5-15)由式（1-5-14）及（1-5-15）就可求得串联支节的位置及长度。［例1-5］设无耗传输线的特性阻抗为50Ω,工作频率为300MHz,终端接有负载Zl=25+j75Ω,试求串联短路匹配支节离负载的距离l1及短路支节的长度l2。驻波系数解:由工作频率f=300MHz,得工作波长λ=1m。终端反射系数第一波腹点位置调配支节位置调配支节的长度或（2）并联调配器设传输线和调配支节的特性导纳均为Y0,负载导纳为Yl,长度为l2

9、的单支节调配器并联于离主传输线负载l1处,如图1-15所示。设终端反射系数为

10、Γl

11、ejφl,传输线的工作波长为λ,驻波系数为ρ,由无耗传输线状态分析可知，离负载第一个电压波节点位置及该点导纳分别为(1-5-16)图1-15并联单支节调配器(1-5-17)令,并设参考面AA′处的输入导纳为Yin1,则有终端短路的并联支节输入导纳为(1-5-18)则总的输入导纳为(1-5-19)由此可得其中一组解为G1=Y0B1tan(βl2)-Y0=0(1-5-20)要使其与传输线特性导纳匹配,应有(1-5-21a)其中,Yl′由式（1-5-17）决定。式(1-5-2

12、1a)还可写成而AA′距实际负载的位置l1为l1=l1′+lmin1l1′