《微波技术与天线》第二章传输线理论part4.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,传输线的阻抗匹配,阻抗匹配,为了提高长线的传输效率、功率容量，保持信号源工作稳定，希望：,信号源输出最大功率,信号源共轭匹配,。,负载能吸收全部入射波功率,负载阻抗匹配,。,重要性,匹配时信号源传输给传输线和负载的功率最大，且馈线中的损耗最小。,失配时传输大功率容易击穿,。,失配时的反射波信号会对信号源产生频率牵引作用，使信号源工作不稳定，甚至不能正常工作。,2026/2/1 周日,1,传输线的阻抗匹配,阻抗匹配问题,负载与传输线之间的匹配,目的：使负载无反射。,条件：,Z,in,=,Z,L,Z,0,时，使,Z,in,=Z,0,。,方法：在负载与传输线之间接入匹配装置，使其输入阻抗作为等效负载而与传输线的特性阻抗相等。,实质是人为产生一反射波，使之与实际负载的反射波相抵消。,2026/2/1 周日,2,传输线的阻抗匹配,阻抗匹配问题,信号源与传输线之间的匹配,信号源与负载线的匹配,目的：使信号源端,无反射,。,条件：,Z,in,=,Z,g,Z,0,时，使,Z,in,=Z,0,。,方法：在信号源与传输线之间接入匹配装置。,2026/2/1 周日,3,传输线的阻抗匹配,阻抗匹配问题,信号源与传输线之间的匹配,信号源的共轭匹配,目的：使信号源的,功率输出最大,。,条件：,Z,in,=,Z,g,*,方法：在信号源与传输线之间接入匹配装置。,2026/2/1 周日,4,传输线的阻抗匹配,传输线的三种匹配状态,无反射匹配,系统无反射，线上电压、电流分布尽量为,行波,状态。,负载阻抗匹配,（匹配负载）,：负载阻抗等于传输线的特性阻抗。,负载阻抗匹配时：传输线上只有从信源到负载的入射波，而无反射波。匹配负载完全吸收了由信源入射来的微波功率。,负载阻抗失配时：传输大功率时易击穿，因为有驻波的存在。,源阻抗匹配,（匹配源）,：,电源的内阻等于传输线的特性阻抗。,源阻抗匹配时：给传输线的入射功率是不随负载变化的。负载有反射时，反射回来的反射波被电源吸收。,源阻抗失配时：反射波影响源的稳定性，不能输出最大功率。,2026/2/1 周日,5,传输线的阻抗匹配,传输线的三种匹配状态,共轭匹配,没有实现匹配，线上电压、电流呈,行驻波,分布。,始端输入阻抗：,负载得到的功率：,要使负载得到的功率最大，首先要求,X,in,=-,X,g,，此时负载,得到功率,:,当 时,P,取最大值,此时应满足,R,g,=,R,in,。,2026/2/1 周日,6,传输线的三种匹配状态,共轭匹配,信号源的共轭匹配,对于不匹配电源，当负载阻抗折合到电源参考面的输,入阻抗为电源内阻抗的共轭值时：,负载能得到最大功率值：,传输线的阻抗匹配,2026/2/1 周日,7,传输线的阻抗匹配,无反射匹配的方法,在传输线和终端负载之间加一匹配网络，要求这个匹配网络由电抗元件构成：损耗尽可能的小，而且通过调节可以对各种终端负载匹配。,原理,产生一种,新的反射波,来,抵消,原来的反射波，使传输线工作在行波状态。,常用方法,/4,变换器,支节匹配器,阶梯阻抗变换和渐变线变换器,2026/2/1 周日,8,传输线的阻抗匹配,/4,阻抗变换器,由一段长度为,/4,的传输线组成。,终端接纯电阻,R,L,时：,原则上，只能对纯阻负载进行匹配。,若负载不为纯电阻，则,/4,传输线应接在输入阻抗为纯阻处（波腹点或波节点）。,2026/2/1 周日,9,传输线的阻抗匹配,/4,阻抗变换器,在电压波腹点接入,/4,线：,在电压波节点接入,/4,线：,缺点,频带窄：,/4,单频点匹配,加宽频带：多节,/4,阻抗变换器，渐变线,2026/2/1 周日,10,传输线的阻抗匹配,负载阻抗为,Z,L,25,，在工作频率为,3GHz,时与,50,的同轴线线匹配。求匹配时同轴（内部介质为聚四,氟乙烯）变换器的特性阻抗及长度。,【,解,】,采用,/4,阻抗变换器，变换器的特性阻抗为,同轴线内的相波长为,则同轴线的长度为,例,1.10,2026/2/1 周日,11,传输线的阻抗匹配,支节匹配器,构成,由距离负载的某固定位置上的并联或串联终端或开路的传输线（又称支节）构成。,原理,利用在传输线上并接或串接终端短路或开路的支节线。,分类,单支节匹配器,双支节匹配器,三支节匹配器,2026/2/1 周日,12,传输线的阻抗匹配,单支节匹配器,串联,单支节匹配,离负载第一个,电压波腹点,位置及该点输入阻抗：,参考面,AA,处输入阻抗为：,终端短路的串联支节输入阻抗为：,总输入阻抗为：,2026/2/1 周日,13,传输线的阻抗匹配,单支节匹配器,串联,单支节匹配,要使其与传输线特性阻抗匹配，应有：,2026/2/1 周日,14,传输线的阻抗匹配,设无耗传输线的特性阻抗为,50,，,工作频率为,300MHz,，,终端接有负载,Z,L,25+j75,，试求串联短路匹配支节离负,载的距离,l,1,及短路支节的长度,l,2,。,【,解,】f=300MHz,=1m,。,终端反射系数为,驻波系数,例,1.11,2026/2/1 周日,15,传输线的阻抗匹配,第一波腹点位置为,调配支节点位置为,调配支节的长度为,例,1.11,2026/2/1 周日,16,传输线的阻抗匹配,单支节匹配器,并联,单支节匹配,离负载第一个电压波节点位置及该点输入导纳：,参考面,AA,处输入导纳为：,终端短路的并联支节输入导纳为：,总输入导纳为：,2026/2/1 周日,17,传输线的阻抗匹配,单支节匹配器,并联,单支节匹配,要使其与传输线特性导纳匹配，应有：,2026/2/1 周日,18,