第五章 阻抗匹配和调谐

§5阻抗匹配和调谐本章要求：掌握L型集总参数匹配方法；掌握单支短截线匹配方法，理解双支短截线匹配方法；掌握Smith圆图在匹配过程中的应用方法。

电路结构：功能：加匹配网络后输入阻抗为Z0。注意：匹配网络左端传输线上反射为0

；匹配网络与ZL间存在多次反射。§5阻抗匹配和调谐§5

阻抗匹配和调谐为什么要匹配:最大功率考虑；对接收机中的敏感元件如天线、低噪放等进行匹配可改善系统信噪比；常用阻抗匹配网络作天线阵馈电网络以减小幅相误差。设计考虑:复杂度:

用最简单的设计实现合乎要求的功能；带宽:

频宽需求；可行性:

可行性评估(waveguide用tuningstubs)；可调性:

调整性(依负载情况变化)。5.1用集总元件匹配（L网络）如果在圆内，选(a)图。利用两个电抗性元件将任意负载匹配到传输线。选(b)图。圆外，如果在图5.2L-节匹配网络

(a)用于zL

在1+jx

圆内的网络

(b)用于zL

在1+jx

圆外的网络

8种不同的matchingcircuits。zin=1-jxyin=1-jB最简单的匹配网络类型图(a)

5.1.1解析解法（analyticsolution

）两组(B,X)电容电容电感电感1+jx圆内匹配要求对于实数

X&B，要求

两组解图(b)5.1.1解析解法（analyticsolution

）ZL=100+j50ΩzL

=2+jZinX=-25x=-0.5ZC=50Ωzin

=zL+jx=2+j0.5Zin=?YL=1/ZL=100+j50SyL

=2+jYin=?B=-25b=-0.5ZC=50Ωyin=yL+jb=2+j0.5zL

=2+jzin=2+j0.5ZinyL

=2+jyin=2+j0.5Yin5.1.2Smith圆图解（smithchartsolutions）例题5.1L节阻抗匹配（重点掌握）图a的基本步骤：找到归一化负载阻抗点；找到负载阻抗的导纳点；电纳相加后应在导纳圆图的1+jb上；找到转换成阻抗圆图上的1-jx阻抗点；串接+jx电抗，归一化阻抗

z＝1，匹配。0.21.20.5zL

=2-j1yL

=0.4+j0.2y

=0.4+j0.5z

=1-j1.2

B=0.3/100=0.003X=1.2×100=120jB=jωc=j0.003C=0.003/(2π×500)=0.96nFjX=jωL=j120L=120/(2π×500)=38.2nH

0.21.20.5zL

=2-j1yL

=0.4+j0.2y

=0.4-j0.5z

=1+j1.2

B=-0.7/100=-0.007X=-1.2×100=-120jB=-j/ωL=-j0.007L=1/(0.007×2π×500)=45.5nHjX=-j/ωc=-j120C=1/(120×2π×500)=2.65pF

-j0.7-j1.2例题5.1L节阻抗匹配（重点掌握）例题5.1的解

(a)L节匹配网络的Smith圆图

(b)两种可能的L节匹配电路

(c)在(b)中的匹配电路的反射系数的幅值与频率的关系曲线用于微波集成电路的集总元件P1945.2单短截线调谐图5.4单短截线调谐电路

(a)并联短截线

(b)串联短截线与负载端距离d处，利用一个长度为l

的开路或短路短截线使得在短截线后的阻抗为Z0。

并联调谐短截线在微波带线结构中特别容易实现。并联短截线串联短截线短路短截线

开路短截线

+=+=5.2.1并联短截线调谐可以有smith圆图解及解析解例题5.2单短截线并联调谐Smith圆图解基本步骤：找到归一化负载阻抗点，作SWR圆；找到负载导纳点；将阻抗圆图看成导纳圆图，找到SWR圆与1+jb导纳圆的两个交点y1、y2；算出两个d的电长度；找到交点y1、y2对应的±jb点，y1并联-jb、y2并联+jb后匹配；找到短（开）路点y＝∞（0）点，顺时针转到-jb点和+jb点，算出短（开）路线长度l1和l2。Smit圆图解解析解0.284l作图:绘一同心圆

1.2.例题并联开路短截线实现0.284l同心圆交1+jb

圆于两点读数分别为及0.171l0.328ld1d24.

并联开路短截线从左端点顺时针转

(往源方向)对于

，电纳:-j1.33对于，电纳:j1.33

0.284l0.147l0.353ll1l2+j1.33-j1.33d1d2l2l1例题5.2短路单短截线并联调谐解析解求d

&l自学5.2.2串联短截线调谐可以有smith圆图解及解析解例题5.3单短截线串联调谐smith圆图解的基本步骤：找到归一化负载阻抗点，作SWR圆

；找到SWR圆与1+jx阻抗圆图的两个交点z1、z2；算出两个d的电长度；找到交点z1、z2对应的±