微波技术与天线刘学观第1.5节

1、第一章 均匀传输线理论之阻抗匹配微波技术与天线1.5 阻抗匹配阻抗匹配n阻抗匹配具有三种不同的含义，分别是负载阻阻抗匹配具有三种不同的含义，分别是负载阻抗匹配、源阻抗匹配和共轭阻抗匹配。抗匹配、源阻抗匹配和共轭阻抗匹配。 n本节内容本节内容n三种匹配三种匹配n阻抗匹配的方法与实现阻抗匹配的方法与实现第一章 均匀传输线理论之阻抗匹配微波技术与天线1. 三种匹配三种匹配(impedance matching)(1) 负载阻抗匹配：负载阻抗匹配：负载阻抗等于传输线的特性阻抗。负载阻抗等于传输线的特性阻抗。 此时传输线上只有从信源到负载的入射波，而无反射波。此时传输线上只有从信源到负载的入射波，而无反

2、射波。 (2) 源阻抗匹配：源阻抗匹配：电源的内阻等于传输线的特性阻抗。电源的内阻等于传输线的特性阻抗。 对匹配源来说，它给传输线的入射功率是不随负载变化的，对匹配源来说，它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。负载有反射时，反射回来的反射波被电源吸收。入射波入射波反射波反射波Z0ZlZg第一章 均匀传输线理论之阻抗匹配微波技术与天线(3) 共轭阻抗匹配共轭阻抗匹配2max1124ggPERlZ0 ZlZgEgZgEgZin=Zg*2ing2ingin2gi*inging*gg)()(21)(21XXRRRERZZZZEEPn因而得到因而得到 Zin=Z

3、g* 时，时，inging,XXRR 第一章 均匀传输线理论之阻抗匹配微波技术与天线匹配器匹配器1匹配器匹配器2*ginZZn负载阻抗匹配负载阻抗匹配Zl=Z0n信号源阻抗匹配信号源阻抗匹配Zg=Z0 n共轭阻抗匹配共轭阻抗匹配Zin=Zg* Zl=Z0第一章 均匀传输线理论之阻抗匹配微波技术与天线2. 阻抗匹配的实现方法阻抗匹配的实现方法 n负载匹配的方法：从频率上划分有窄带匹配和宽带匹配；负载匹配的方法：从频率上划分有窄带匹配和宽带匹配；从实现手段上划分有从实现手段上划分有 /4阻抗变换器法、支节调配法。阻抗变换器法、支节调配法。 隔离器隔离器或或衰减器衰减器阻抗阻抗匹配匹配第一章 均匀传

4、输线理论之阻抗匹配微波技术与天线(1) /4阻抗变换器阻抗变换器匹配方法匹配方法 此处接/4阻抗变换器0ZZinlRZZ001第一章 均匀传输线理论之阻抗匹配微波技术与天线n 阻抗变换器长度取决于波长，因此严格说它只能在阻抗变换器长度取决于波长，因此严格说它只能在中心频率点才能匹配。要展宽频带，一般用多阶梯结构实现中心频率点才能匹配。要展宽频带，一般用多阶梯结构实现 4/电容性负载电容性负载Z0第一个电压波节点第一个电压波节点所处的位置所处的位置Z0Z0Z01l1 /4441llRx=Z0/ Zi n=Z0001ZZ若是若是电感性负载电感性负载又如何？又如何？第一章 均匀传输线理论之阻抗匹配微

5、波技术与天线(2) 支节调配支节调配法法(stub tuning)n支节调配器是由距离负载的某固定位置上的支节调配器是由距离负载的某固定位置上的并联或串联终端短路或开路的传输线（称之并联或串联终端短路或开路的传输线（称之为支节）构成的。可分为单支节为支节）构成的。可分为单支节(single-stub)调配器调配器、双支节双支节(double-stub)调配器及多支节调配器及多支节(multiple-stub)调配器调配器。并联单支节调配器并联单支节调配器 串联单支节调配器串联单支节调配器 第一章 均匀传输线理论之阻抗匹配微波技术与天线(a)串联单支节调配器串联单支节调配器 Z0ZlZ0Z01

6、l1maxl2lAABB1arctan21arctan221llll41max已知负载可求得反射已知负载可求得反射系数系数 l和驻波比和驻波比 此处为第一此处为第一波腹点波腹点此处输入阻抗应此处输入阻抗应等于特性阻抗等于特性阻抗第一章 均匀传输线理论之阻抗匹配微波技术与天线(b) 并联并联单支节调配器单支节调配器 2lAABB1 l1minlY0Y0Y0441minll1arctan241arctan221ll此处输入导纳应此处输入导纳应等于特性导纳等于特性导纳此处为第一此处为第一波节点波节点第一章 均匀传输线理论之阻抗匹配微波技术与天线(c)多支节调配多支节调配(multiple-stub tuning)n单支节匹配的主要缺点是它仅能实现在点频上匹配，单支节匹配的主要缺点是它仅能实现在点频上匹配，要展宽频带，可采用多支节结构来实现。要展宽频带，可采用多支节结构来实现。 第一章 均匀传输线理论之阻抗匹配微波技术与天线例 1- 4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Z1=25+j75(), 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。 解: 由工作频率f=300MHz, 得工作波长=1m。终端反射系数 l=|l|e jl = =0.333+j0.667=0.745