实验5 阻抗匹配.doc

亚美微波 YAMEI MICROWAVE
实验五 阻抗调配

一、实验目的和要求

微波测量（传输）系统中，经常引入不同形式的不连续性，以构成元件或达到匹配的目的。前面实验中已对E-H面阻抗调配器和晶体检波器进行了描述和实验。本实验要求熟悉单分支阻抗匹配器的工作原理。掌握利用单螺钉阻抗调配器调匹配的方法。

二、实验内容

利用波导单螺钉阻抗调配器对原来未达到匹配状态（短路）的负载阻抗进行调匹配（使驻波比达到ρ＜1.05时，即可认为基本上达到了匹配状态）。

三、实验原理

1．阻抗匹配的基本概念
1.1阻抗匹配的定义
对均匀无耗长线，当沿线电压反射系数等于零（г＝0）时，即处于阻抗匹配状态。
1.2满足阻抗匹配状态的几个等价条件
归一化负载阻抗等于1（）Û 归一化负载导纳等于1（）Û 沿线输入阻抗处处等于特性阻抗 Û 沿线驻波比等于1（ρ＝1）。
1.3阻抗匹配的物理特征
当系统处于阻抗匹配状态时，信号源馈入传输线的功率无反射，全部被负载吸收，信号的传输效率达到100％（是微波传输的理想状态）。

2．波导单螺钉阻抗调配器的工作原理和结构
2.1单螺钉调配器
当一销钉从波导宽壁插入但并不对穿时，销钉中将有电流流过，销钉端部将集中一些电荷，因而将在波导中引入一定的电纳，其电纳性质与其插入波导深度有关。当时，在端部集中的电荷是主要的，因而电纳为容性；随着销钉插入深度h变大，其磁场能迅速增加，当时，销钉附近的电、磁能平衡，销钉的电纳性质消失，这时可等效为一电容、电感串联谐振回路，波导被短路；当时，这时通过销钉的电流的作用是主要的，因而电纳为感性。销钉越粗容纳越大，电感量越小。它常用来构成阻抗调配器，因而销钉常做成螺钉，便于调节。为了避免螺钉插入深度过深，造成元件功率容量降低或短路，一般限制。
图九 给出了单螺钉调配器的示意图（图ａ）及原理图（图ｂ）。螺钉调配器的原理与支节匹配的原理是相同的。而且单螺钉、双螺钉、三螺钉调配器的原理与单、双、三支节调配器都有对应的优缺点，不同的是螺钉调配器的螺钉一般引入的是正电纳，螺钉调配器用起来更方便。
d
YL
jB
h
d

（ａ） （ｂ）
图九 螺钉调配器原理图

2.2波导单螺钉阻抗调配器由宽面中间开纵缝的（BJ-100型）矩形波导与一个位置和深度均可调节的金属螺钉构成，它属于单分支阻抗调配器。调节单螺钉调配器的滑座是用来改变支节点的位置（d）；调节螺钉的上下深浅位置（h）来进行导纳补偿，达到匹配的目的。

四、实验步骤

1．在测量线输出端连接单螺钉调配器，单螺钉调配器后接短路片。
2．信号源置于“”方波工作状态。
3．将可变衰减器顶端衰减旋钮顺时针转动到指示值大于15dB。增大回路衰减，起到源和负载系统的隔离作用。
4．调节单螺钉调配器的滑座，找到波腹点。选择选频放大器的“分贝”开关和调节“增益”电位器，使表针指示在满度的的位置。
4．实验者可以右手调节单螺钉调配器的滑座，左手移动测量线的滑座。单螺钉调配器的改变应使测量线获得的波腹点值不断下降。
6．实验者右手调节螺钉位置旋钮，调节螺钉的深浅，右手移动测量线的滑座。目的同样是使波腹点在选频放大器的指示值不断下降。
7．重复步骤5、6。调谐的过程中驻波比应不断地下降，直至驻波比ρ＜1.05。此时可认为利用单螺钉调配器的调配，使系统的反射变小，达到匹配。即选频放大器表头指示值的最大值与最小值十分接近。
注：也可调波节点不断增大，使波腹点和波节点的指示值接近。

五、思考题
螺钉插入的位置到单螺终端的距离或（为正整数）均可以，为什么？
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