无源阻抗变换ppt课件

1、1.3 无源阻抗变换无源阻抗变换阻抗变换的必要性阻抗变换的必要性3保证滤波器性能保证滤波器性能1实现最大功率传输实现最大功率传输 共轭匹配共轭匹配2改善噪声系数改善噪声系数阻抗阻抗变换变换网络网络1对变换网络的要求：对变换网络的要求：宽带：变压器、传输线变压器宽带：变压器、传输线变压器窄带：窄带：LC网络网络2带宽带宽1损耗小损耗小 用纯电抗用纯电抗阻抗阻抗变换变换网络网络宽带宽带窄带窄带21.3.1 1.3.1 变压器阻抗变换变压器阻抗变换初级电感量初级电感量12MkL L次级电感量次级电感量2L耦合系数耦合系数01k互感互感1L变压器参数：变压器参数：3变压器种类：变压器种类： 空心变压器

2、空心变压器 磁芯变压器磁芯变压器耦合紧，漏感小耦合紧，漏感小( ) , 磁芯损耗随频率升高增大磁芯损耗随频率升高增大1k 理想变压器：无损耗、耦合系数为理想变压器：无损耗、耦合系数为1， 初级电感量为无穷初级电感量为无穷4 电压电压 电流电流 阻抗阻抗2121NNVV1221NNIILLRNNR221)(留意电流方向负号、图中方向留意电流方向负号、图中方向磁芯变压器可近似为理想变压器磁芯变压器可近似为理想变压器理想变压器阻抗变换：理想变压器阻抗变换： 51.3.2 1.3.2 部分接入进展阻抗变换部分接入进展阻抗变换条件：并联支路条件：并联支路 1 ( 4以上以上 2RQX电抗元件部分接入电抗

3、元件部分接入x2( 与与 为同性质电抗为同性质电抗 )x1分析方法分析方法: 将部分阻抗折合到全部将部分阻抗折合到全部, 、 值不变，值不变， x1Rx2R6电感部分接入：电感部分接入：电容部分接入：电容部分接入：*7定义参数定义参数接入系数接入系数 PP =接入部分阻抗接入部分阻抗同性质的总阻抗同性质的总阻抗X2X1+ X218电容部分接入系数电容部分接入系数211212ccccXCPXXCC1电感部分接入系数电感部分接入系数2211122LLLLXLMPXXLLM1变换原那么：变换前后功率相等变换原那么：变换前后功率相等RVRV222所以有：所以有：2212VXVXX条件条件:高高QR X

4、2变换后阻抗关系变换后阻抗关系:2PRR 结论结论: 部分接入变换到全部，部分接入变换到全部， 阻抗变大阻抗变大9问题问题1：当支路不满足高：当支路不满足高Q 时时?问题问题2：变换网络中引入的电抗如何消除变换网络中引入的电抗如何消除?部分接入的运用部分接入的运用1阻抗变换阻抗变换2减少负载对回路减少负载对回路Q的影响的影响采用串并联支路互换公式采用串并联支路互换公式 采用并联谐振抵消采用并联谐振抵消 所以，部分接入阻抗变换是窄带变换所以，部分接入阻抗变换是窄带变换2CLRRLC2C1RLSC2SC110问题问题3：信号源的部分接入：信号源的部分接入V2SRSI V等效原那么：变换前后功率相等

5、等效原那么：变换前后功率相等2SSI VI V电流源提供的功率电流源提供的功率2SScSVIIPIV 变换后的电流源变换后的电流源变换后的电阻变换后的电阻2SScRRP11例例1-3-1 用电容部分接入方式设计一个窄带阻抗变换网络，用电容部分接入方式设计一个窄带阻抗变换网络， 任务频率为任务频率为1GHz，带宽为，带宽为 50MHz，分别将，分别将1 ，2 变换为阻抗变换为阻抗 30LR5LR 50inR 解：阻抗变换网络如图示，解：阻抗变换网络如图示，留意：此处有两个不同的留意：此处有两个不同的 Q并联支路并联支路R L 、C 2的的 Q2，决议计算阻抗变换，决议计算阻抗变换 采用高采用高Q

6、法，还是低法，还是低Q法法并联回路并联回路L、C 1、C 2的的 Q 由回路的等效负载决议由回路的等效负载决议根据知带宽计算出根据知带宽计算出201050106930dBBWfQ该窄带阻抗变换回路的该窄带阻抗变换回路的Q值应为：值应为：根据并联谐振回路根据并联谐振回路Q Q的定义可得：的定义可得： 2.5inLLRQXX00.398LXLLnH5 . 2LCXX回路必需在任务频率处谐振，才干使输入阻抗为纯电阻回路必需在任务频率处谐振，才干使输入阻抗为纯电阻 ，那么有：，那么有：12下面判别支路下面判别支路QCCXX1CCXX2电容电容C1 C1 和电容和电容C2 C2 串联，必有：串联，必有：

7、 ， 接入系数接入系数 ，变换阻抗，变换阻抗211CCCPC2CLinPRR那么那么774. 0211inLCRRCCCP2121CCCCC5 . 2CX由回路总电容及总容抗由回路总电容及总容抗 30LR2CLXR 时，一定有时，一定有 ，高，高Q 5LR时，不一定为高时，不一定为高Q那么那么PFC3 .822PFC7 .2811901163.72102.5CCPFX1 1当当 时，高时，高Q Q ，采用部分接入变换法，采用部分接入变换法 30LR132 2当当 时，能够不满足高时，能够不满足高 Q Q 5LR采用串并联支路互换法：采用串并联支路互换法：并联支路并联支路R L 、C 2串联支路

8、串联支路R LS 、C 2S221QRRLLS22CLXRQ 并联并联 串联：串联： ，)1 (2QRRLSin串联串联 并联：并联：特别留意此题回路特别留意此题回路Q 和支路和支路Q2 的不同，此处并联回路的不同，此处并联回路Q 20PFRQCQRCXLLC1995102253. 6190222202125. 0122QRRLLS253. 61) 120(5051) 1(222QRRQinL所以有：所以有：222221(1)SCCCQ14PFCCCCCC9 .9312121因此匹配网络电容为：因此匹配网络电容为： PFC1992PFC9 .931回路回路Q为为inLRQX901163.80.

9、125 20 210CLSLSXQCPFRRC设电容设电容C1 C1 与电容与电容 串联值为串联值为 C22()SCC回路回路Q也可表示为：也可表示为：151.3.3 L网络阻抗变换网络阻抗变换 窄带网络两电抗元件不同性质，有选频滤波性能窄带网络两电抗元件不同性质，有选频滤波性能特征：特征： 两电抗元件组成两电抗元件组成 构造外形同构造外形同 L L讨论问题：讨论问题：1. 知知 任务频率任务频率 ，欲将，欲将 变换为变换为 ， 求：电路构造求：电路构造 和和 、 LRsRoSXPX2. L 网络的带宽网络的带宽16变换根据变换根据: 串并联互换串并联互换LRSXSPXPR串联支路串联支路 并

10、联支路并联支路 谐振，开路谐振，开路PRSR)1 ()(1 (22QRRXRRLLSLS)11 ()(1 (22QXXRXXSSLSSP串并联互换公式串并联互换公式留意：由于等效，串联支路留意：由于等效，串联支路Q 并联支路并联支路Q，PSSPpLSXRXRRXQ由变换电阻可求出由变换电阻可求出Q1LSRRQ那么那么: ,LSQRXQRXSP知知oL、C( 条件条件: )sRLR1.电路构造与参数计算电路构造与参数计算17当当 ，那么，那么L L网络如图示网络如图示2096.1112581SLRRQL网络串联支路电抗网络串联支路电抗 5 .231296. 1SSQRX1SSLLL L网络并联支

11、路电抗网络并联支路电抗 6 .2996. 158QRXLP1PLCCC212. 带宽带宽谐振阻抗谐振阻抗2STRR 谐振，开路谐振，开路谐振，短路谐振，短路谐振阻抗谐振阻抗2TSrR回路带宽回路带宽eoQfBW 回路回路Q = 1/2 支路支路QTePRQX回路有载回路有载回路回路Q = 1/2 支路支路QSeTXQr回路有载回路有载221.3.4 和和 T 型匹配网络型匹配网络引出：当对匹配网络有更高的滤波要求时，采用三电抗元件组成引出：当对匹配网络有更高的滤波要求时，采用三电抗元件组成 和和 T 型匹配网络型匹配网络分析方法：分解为两个分析方法：分解为两个 L 网络，网络，设置一个假想中间

12、电阻设置一个假想中间电阻erRint1int1erSRRQ1int2erLRRQ两个两个L网络的网络的Q分别是分别是由于由于 是未知数，因此可以假设一个是未知数，因此可以假设一个 Q 1 或或 Q 2int erR假设假设Q 的原那么：根据滤波要求，设置一个高的原那么：根据滤波要求，设置一个高Q当当SRLR 时，时，Q2 = Q当当SRLR 时，时，Q1 = Q网络的带宽：由高网络的带宽：由高 Q 决议决议23例例1-3-31-3-3：设计一个：设计一个 型匹配网络，完成源电阻型匹配网络，完成源电阻和负载电阻和负载电阻 间的阻抗变换。间的阻抗变换。任务频率任务频率 MHz MHz，假设大的一个

13、有载，假设大的一个有载 。 10SR100LR75. 3f4eQ对应对应L网络的网络的Q为：为：()()10011310RQR 大值小值解：用解：用L网络能否可以？网络能否可以？11.52eQQ回路有载回路有载Q为：为：不满足标题要求，所以必需用三电抗元件的变换网络不满足标题要求，所以必需用三电抗元件的变换网络24设网络由设网络由 L L 和和 C1 C1、C2 C2 组成，组成，将将L L分成分成 L1 L1 和和 L2 L2 两个电感。两个电感。网络网络源端源端 L L 网络网络负载端负载端 L 网络网络Rinter中间电阻中间电阻538. 1811001222intQRRLer首先确定此大的有载首先确定此大的有载 4 4 是在源端还是负载端？是在源端还是负载端？eQSLRR 必定是负载端的必定是负载端的L L网络的有载网络的有载 2eQ由于由于设负载端设负载端L L网络的网络的Q Q 为为Q2 Q2 ，那么，那么8222eQQ由于由于 ，因此此设计方案是可行的，因此此设计方案是可行的 SerRRint252210012.58.0LCRXQ负载端负载端 L 网络的并联电容支路为网络的并联电容支路为22int8.0 1.53812.30LerXQ R负载端串联电感支路为：负载端串联电感支路为：对源端的对源端的 L