第二章-传输线理论.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,Microwave Technique,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第二章,传输线理论,（第三部分）,1,阻抗圆图,导纳圆图,Z,L,Y,L,Z,in,Y,in,z,L,=Z,L,/Z,0,=2+j1,例,2.3 Z,L,=100+j50,的负载，接在,50,传输线上，,线长为,0.15,，求负载导纳和输入阻抗。,y,L,=0.4-j0.2,等,|,|,圆,旋转,180,Y,L,=y,L,Y,0,=y,L,/Z,0,=0.008-j0.004 S,解：,等,|,|,圆朝源,转,0.15,:,y,in,=0.61+j0.66,等,|,|,圆,旋转,180,得输入阻抗,z,in,=0.76-j0.8,Z,in,=z,in,Z,0,=38+j40,源,例,测得传输线终端短路时输入阻抗为,j106,，开路时输入阻抗为,j,23.6,，终端接实际,负载时的输入阻抗,Z,in,25,j,70,。求：负载阻抗值。,有,解,由：,传输线的特性阻抗为：,归一化短路输入阻抗为,如图所示，终端短路点,z,L,0,，位于圆图实轴左端点。可知,测量点距负载的长度为,0.180,；,当终端接实际负载时，,测量点归一化输入阻抗,为：,测量点距短路负载电长度为,0.18,，故负载应位于该点向负载转,0.18,，对应,0.337,-0.18,=,0.157,处，由其与对应电阻、电抗圆,交点,查得,:,或,0.157,0.337,2.4.2,开槽线,在端接负载的传输线上进行驻波电场振幅取样测量，通过两个量的测量，得到负载的阻抗值。,图,2.13,一个,X,波段的波导开槽线,若已经测得线上,SWR,和第一个电压极小点距负载的距离,l,min,，则可以确定其负载阻抗,Z,L,。,电压极小值发生在：,则第一个电压极小值处反射系数的相位：,开槽线,Z,0,求出负载处的反射系数,最后得到负载阻抗,测出驻波系数,SWR,即可知道负载阻抗在该等,SWR,圆上。驻波电压最小点的阻抗为纯电阻,r=1/,SWR,。将负载点到驻波电压最小点的距离,l,min,用电长度表示，则沿等,SWR,圆从驻波电压最小点移动上述电长度数值就得到负载阻抗点,Z,L,。,例 在,Zo,为,50,的无耗线上测得,SWR,为,5,，电压驻波最小点出现在距负载,3,处，如图所示，求负载阻抗值。,解,电压驻波最小点,r,min,l,5,0.2,，在阻抗圆图实轴左半径上，如图所示。以,r,min,点沿等,SWR,5,的圆,(,等反射系数圆,),反时针旋转（朝负载）,3,得到,Z,L,0.77,十,j,1.48,，故得负载阻抗为：,例,2.4,求,Z,L,0,1,2,3,4,5,0,1,2,3,4,5,SWR=1.5,2.5,四分之一波长变换器,四分之一波长变换器是一种有用的阻抗匹配电路。,实质,是通过恰当的选择匹配段的特征阻抗和长度，使所有部分反射的叠加结果为,零,。,2.5.1,阻抗观点,0,，则,Z,in,=Z,0,此时特征阻抗,Z,1,为：,1.,在馈线上没有,反射,0,，,在,/4,匹配段内存在驻波,反射,0,2.,该变换器仅在匹配段长度为工作波长,/4,或,/4,奇数倍时使得,0,，因此只能在离散频率点上获得完全匹配，在其它频率上将会失配。,(,例题,2.5),讨论：,3.,四分之一波长变换器仅限于匹配实数负载（,纯电阻,）。复数阻抗,需要通过变换到纯电阻负载来实现匹配。,0,0,2.5.2,多次反射观点（自学）,2.6,源和负载失配,与低频电路设计不同，微波电路和系统的设计,(,包括天线的设计,),，不管是无源电路还是有源电路，都必须考虑其阻抗匹配问题。阻抗匹配网络是设计微波电路和系统时采用最多的电路元件。,阻抗匹配（,impedance matching,）：使微波电路或系统无反射、,载波尽量接近行波状态的技术措施。,微波电路和系统设计时必须考虑的重要问题之一。,重要性主要表现在：,匹配时传输给负载的功率最大，传输线功率损耗最小。,阻抗失配时，传输大功率易导致击穿。,阻抗失配时的反射波会对信号源产生,牵引,作用，使信号源,工作不稳定，甚至不能正常工作。,阻抗匹配的概念,匹配方式,负载阻抗匹配：,目的是使负载无反射,；,信号源阻抗匹配：,目的是使信号源无反射,；,（加隔离器）,信号源共轭匹配,：,目的是使信号源的输出功率最大,。,微波传输系统的匹配问题,(a),匹配前,(b),匹配后,一般的微波传输系统（传输线无耗）,输入端电压,V,in,:,可代表实际无源和有源网络,传给负载的功率是：,令：,和,上式写为：,假定,R,g,是固定的，讨论以下三种情况：,1,、负载与传输线匹配：,则：,传给负载的功率是：,2,、源与带负载的传输线匹配：,（负载可能不匹配，即传输线上可能有驻波）,总反射系数为零：,(2.76),小于,(2.76),式（,有载线未与源匹配）,如何实现最大功率传输？,（负载能全部吸收由传输线输送过来的功率）,3,、共轭匹配：,假定信号源内阻抗固定，可改变输入阻抗,Z,in,使信号源传送给负载,Z,L,的功率最大。,a.,b.,最后得到：,即：,共轭匹配,，对于固定的源阻抗，可使最大功率传输到负载。,物理意义：,在某些情况下，失配线上多次反射的功率可能是同相叠加的，从而使传输到负载的功率要大于传输线上无反射时所传输的功率。,注意：,只有,Z,g,尽可能小，才能改善系统的效率！,无论是零反射匹配,（,Z,L,=Z,0,=Z,g,）或共轭匹配（,Z,in,=Z,g,*,）,都不一定能使得到的系统有最高的效率。,效率,零反射,（,Z,L,=Z,0,=Z,g,），由源产生的功率一半传到负载，一半消耗在电源,Z,g,中，效率为,50%,。,2.7,有耗传输线（自学）,第二章 作业,74,页,2.3,75,页,2.8,，,2.10,，,2.14,76,页,2.19,77,页,2.22,，,2.23,，,2.24,