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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),ppt課件,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),ppt課件,*,阻抗匹配的重要性：,使微波傳輸系統(tǒng)能將波源的功率有效地傳給負(fù)載；,關(guān)系到系統(tǒng)的傳輸效率、功率容量與工作穩(wěn)定性；,關(guān)系到微波元器件的性能以及微波測量的系統(tǒng)誤差和測量精度。,阻抗匹配的分類：,無反射匹配,共軛匹配,阻抗匹配,傳輸線的電路理論,1,ppt課件,阻抗匹配的重要性：阻抗匹配 傳輸線的電路理論1ppt課件,無反射匹配,負(fù)載匹配,負(fù)載與傳輸線之間的匹配；,匹配條件：,匹配后傳輸線狀態(tài)：負(fù)載經(jīng)匹配

2、后不產(chǎn)生波的反射，,傳輸線上呈行波狀態(tài)。,波源匹配,波源與傳輸線之間的匹配；,匹配條件：,匹配后傳輸線狀態(tài)：波源經(jīng)匹配后對(duì)傳輸線不產(chǎn)生波,的反射。,實(shí)際情況：負(fù)載不匹配而產(chǎn)生反射波，但波源匹配將,不產(chǎn)生二次反射。,傳輸線的電路理論,阻抗匹配,2,ppt課件,無反射匹配 傳輸線的電路理論阻抗匹配2ppt課件,共軛匹配,特點(diǎn)：負(fù)載吸收最大功率的匹配。,匹配條件：傳輸線上任一參考面,T,向負(fù)載看去的輸入,阻抗與向波源看去的輸入阻抗互為共軛，即,如圖：,T,處向負(fù)載看去：,向波源看去：,傳輸線的電路理論,阻抗匹配,3,ppt課件,共軛匹配 傳輸線的電路理論阻抗匹配3ppt課件,根據(jù)電路理論，圖中 吸收

3、最大功率的條件為,:,即：,兩者的電阻應(yīng)相等，電抗的數(shù)值相等，而性質(zhì)相反。,傳輸線的電路理論,阻抗匹配,4,ppt課件,根據(jù)電路理論，圖中 吸收最大功率的條件為:傳輸線的,匹配下的負(fù)載吸收功率情況,負(fù)載吸收功率可表示為：,無反射匹配情況,可見負(fù)載吸收的功率為源輸出功率的一半，而另一半消,耗在內(nèi)阻 上。,傳輸線的電路理論,阻抗匹配,5,ppt課件,匹配下的負(fù)載吸收功率情況 傳輸線的電路理論阻抗匹配5ppt,共軛匹配情況,可見,（等號(hào)僅在傳輸線無耗，和 為實(shí)數(shù)，即,成立,),注意：共軛匹配時(shí)，線上可能存在反射波，反射系數(shù),不為零，但經(jīng)多次反射后，負(fù)載所得到的功率比無反,射匹配負(fù)載時(shí)還要大。,傳輸線

4、的電路理論,阻抗匹配,6,ppt課件,共軛匹配情況 傳輸線的電路理論阻抗匹配6ppt課件,負(fù)載失配，產(chǎn)生“頻率”、“功率”牽引，導(dǎo)致工作不穩(wěn)定。,實(shí)際工程上的匹配是指在某一給定頻率范圍內(nèi)，反射系數(shù)或駐波系數(shù)小于某規(guī)定值。,負(fù)載匹配的其它優(yōu)點(diǎn),傳輸線的功率容量最大,傳輸線的效率最高,微波源工作較穩(wěn)定,傳輸線的電路理論,阻抗匹配,7,ppt課件,負(fù)載失配，產(chǎn)生“頻率”、“功率”牽引，導(dǎo)致工作,匹配網(wǎng)絡(luò)的要求：,簡單、易行、可靠；,附加損耗??；,頻帶寬；,可調(diào)節(jié),用以匹配可變的負(fù)載阻抗（僅用于測量系統(tǒng)）。,阻抗匹配的方法,傳輸線的電路理論,阻抗匹配,8,ppt課件,匹配網(wǎng)絡(luò)的要求：阻抗匹配的方法 傳

5、輸線的電路理論阻抗匹配8,阻抗變換器,置于特性阻抗不同的均勻傳輸線之間或傳輸系統(tǒng)與負(fù)載之間起阻抗匹配作用。,常用的匹配方法,傳輸線的電路理論,阻抗匹配,情形,I,情形,II,9,ppt課件,阻抗變換器 常用的匹配方法 傳輸線的電路理論阻抗匹配,對(duì)于該圖所示的結(jié)構(gòu)，容易推導(dǎo)要使,T,處,由于無耗傳輸線的特性阻抗是實(shí)數(shù)，因此，阻抗變,換器原則上只用于匹配純電阻負(fù)載，即 ，所以,傳輸線的電路理論,阻抗匹配,10,ppt課件,對(duì)于該圖所示的結(jié)構(gòu)，容易推導(dǎo)要使T處 傳輸線的電路理論阻抗,阻抗匹配時(shí)，則,若負(fù)載值為復(fù)數(shù)，仍可使用 阻抗變換器，只需將接,入點(diǎn)選在電壓波節(jié)或電壓波腹處。,通常選在電壓波節(jié)處接入

6、為宜，可使變換器的特性阻抗小于主傳輸線的特性阻抗。,傳輸線的電路理論,阻抗匹配,11,ppt課件,阻抗匹配時(shí)，則 傳輸線的電路理論阻抗匹配11ppt課件,阻抗變換器帶寬,傳輸線的電路理論,阻抗匹配,相對(duì)帶寬,5.5%,相對(duì)帶寬,15.6%,特性阻抗,Z0=50,歐姆,12,ppt課件,阻抗變換器帶寬 傳輸線的電路理論阻抗匹配相對(duì)帶寬 5.,阻抗變換器帶寬,傳輸線的電路理論,阻抗匹配,特性阻抗,Z0=50,歐姆,負(fù)載阻抗越接近特性阻抗,匹配效果越好,13,ppt課件,阻抗變換器帶寬 傳輸線的電路理論阻抗匹配特性阻抗 Z0=5,阻抗匹配器屬于點(diǎn)頻匹配，即使考慮一定的反射容,限，相對(duì)帶寬也較窄,特別

7、是在阻抗變換比較大的情況下。,多節(jié) 阻抗變換器，可獲得更寬的工作頻帶,兩節(jié) 阻抗變換器由兩節(jié)不同特性阻抗的傳輸線段級(jí),聯(lián)而成。,傳輸線的電路理論,阻抗匹配,14,ppt課件,阻抗匹配器屬于點(diǎn)頻匹配，即使考慮一定的反射容 傳輸線,在最佳頻響特性下，兩節(jié)變換器的特性阻抗分別為,:,其中：,稱為變換比。,傳輸線的電路理論,阻抗匹配,15,ppt課件,在最佳頻響特性下，兩節(jié)變換器的特性阻抗分別為:傳輸線的電路,課后設(shè)計(jì)作業(yè),:,請(qǐng)用,matlab,計(jì)算并討論帶寬問題,特性阻抗,50,歐姆,負(fù)載阻抗,800,歐姆,分別用單支節(jié)和雙支節(jié)四分之一波長阻抗變換器給出計(jì)算結(jié)果并比較帶寬,(,駐波,1.2),中心

8、頻率可以任意選定。,(,可以,3,個(gè)同學(xué)為,1,組,(,自愿組合,),參加討論,用圖形曲線表示并打印,給出結(jié)論,.,本周,5,交,),傳輸線的電路理論,阻抗匹配,16,ppt課件,課后設(shè)計(jì)作業(yè):(可以3個(gè)同學(xué)為1組(自愿組合),參加討論,用,單支節(jié)匹配器是在距離負(fù)載,d,處并聯(lián)或串聯(lián)長度為,L,的終端短路或開路的短截線構(gòu)成。調(diào)節(jié),d,和,L,就可以實(shí)現(xiàn)阻抗調(diào)配，從而達(dá)到阻抗匹配目的。,單支節(jié)匹配器,串聯(lián)支節(jié),并聯(lián)支節(jié),傳輸線的電路理論,阻抗匹配,17,ppt課件,單支節(jié)匹配器是在距離負(fù)載d處并聯(lián)或串聯(lián)長度為L的,設(shè)計(jì)并聯(lián)單支節(jié)匹配器的任務(wù)在于確定負(fù)載到參考面的距離,d,和支節(jié)長度,L,。可采用

9、,解析法,或,圖解法,來計(jì)算。,并聯(lián)單支節(jié)匹配器,傳輸線的電路理論,阻抗匹配,18,ppt課件,設(shè)計(jì)并聯(lián)單支節(jié)匹配器的任務(wù)在于確定負(fù)載到參考面的,該方法計(jì)算較為復(fù)雜，可根據(jù)負(fù)載的具體情況，分兩類討論：,第一種情況：為純阻負(fù)載，即,支節(jié)接入位置：,支節(jié)長度：,解析法,傳輸線的電路理論,阻抗匹配,19,ppt課件,該方法計(jì)算較為復(fù)雜，可根據(jù)負(fù)載的具體情況，分兩類討論：解析法,第二種情況：為復(fù)數(shù),思路：先計(jì)算出波節(jié)的位置 ，接入點(diǎn)處的輸入導(dǎo)納,值便為實(shí)數(shù)。最后可算出：,傳輸線的電路理論,阻抗匹配,20,ppt課件,第二種情況：為復(fù)數(shù) 傳輸,求解較為簡單，可分為兩個(gè)步驟。,1.,找出負(fù)載歸一化導(dǎo)納值在

10、導(dǎo)納圓圖中的對(duì)應(yīng)點(diǎn),M,作等反射系數(shù)圓交 的匹配圓與,A,、,B,讀出點(diǎn),M,順時(shí)轉(zhuǎn)至,A,、,B,的長度 、,讀出,A,、,B,處得導(dǎo)納值 、,圖解法,21,ppt課件,求解較為簡單，可分為兩個(gè)步驟。圖解法21ppt課件,2.,在 處并聯(lián)一個(gè)短路支節(jié)：,由導(dǎo)納圓圖中的短路點(diǎn),C,順時(shí)轉(zhuǎn)至 點(diǎn),D C,、,D,間,的距離即為支節(jié)歸一化電長度。,在 處并聯(lián)一個(gè)短路支節(jié)：,由導(dǎo)納圓圖中的短路點(diǎn),C,順時(shí)轉(zhuǎn)至 點(diǎn),C,點(diǎn)與該點(diǎn),的距離即為支節(jié)歸一化電長度。,22,ppt課件,2.22ppt課件,用圖解法計(jì)算：串聯(lián)單支節(jié)與計(jì)算并聯(lián)單支節(jié)完全類似，但這時(shí)應(yīng)在阻抗圓圖上進(jìn)行。,用解析法計(jì)算：采用并聯(lián)支節(jié)相

11、似的分析（此時(shí)用阻抗而不用導(dǎo)納），可得串聯(lián)支節(jié)接入位置,串聯(lián)支節(jié)長度為,串聯(lián)單支節(jié)匹配器,傳輸線的電路理論,阻抗匹配,23,ppt課件,用圖解法計(jì)算：串聯(lián)單支節(jié)與計(jì)算并聯(lián)單支節(jié)完全類似,優(yōu)點(diǎn)：,匹配不同負(fù)載時(shí)，只需調(diào)節(jié)支節(jié)長度,L,，無需調(diào)節(jié),d;,三支節(jié)匹配器克服了雙支節(jié)匹配區(qū)存在“匹配禁區(qū)”的缺點(diǎn)。,雙支節(jié)匹配器與三支節(jié)匹配器,傳輸線的電路理論,阻抗匹配,24,ppt課件,優(yōu)點(diǎn)：雙支節(jié)匹配器與三支節(jié)匹配器 傳輸線的電路理論阻抗匹配,線與 支節(jié)聯(lián)合匹配器,工作原理：,當(dāng)工作頻率為中心頻率時(shí)，支節(jié)不起作用，匹配器等效為阻抗變換器。當(dāng)頻率偏離中心頻率時(shí)，阻抗變換器引起的反射由支節(jié)產(chǎn)生的反射來抵消

12、，從而使頻帶增寬。,傳輸線的電路理論,阻抗匹配,25,ppt課件,線與 支節(jié)聯(lián)合匹配器 工作原理,當(dāng),阻抗匹配器,節(jié)數(shù)增加時(shí)，兩節(jié)之間阻抗變換就較?。划?dāng)節(jié)數(shù)無限多的極限情況下，就變成了連續(xù)的漸變傳輸線?？蓪?shí)現(xiàn)較寬頻帶內(nèi)的匹配。,漸變傳輸線匹配器,傳輸線的電路理論,阻抗匹配,26,ppt課件,當(dāng) 阻抗匹配器節(jié)數(shù)增加時(shí)，兩節(jié)之間阻抗變換就較小；,此反射系數(shù)對(duì)漸變線輸入端總反射系數(shù)的貢獻(xiàn)為,于是,傳輸線的電路理論,阻抗匹配,27,ppt課件,此反射系數(shù)對(duì)漸變線輸入端總反射系數(shù)的貢獻(xiàn)為 于是 傳輸線的電,例如,當(dāng),z=L,時(shí),因此,（,R,為阻抗變換比）,傳輸線的電路理論,阻抗匹配,最后可得,28,ppt課件,例如當(dāng)z=L時(shí)因此（R為阻抗變換比）傳輸線的電路理論阻抗,設(shè)計(jì)指數(shù)線匹配器的一般步驟是：,先根據(jù)上式，通過給定的中心頻率和帶寬要求選定過渡段長度,L,；,由兩端的阻抗求變換比,R,，從而得指數(shù)線特性阻抗變化規(guī)律,根據(jù)傳輸線的類型，按特性阻抗公式算出橫截面尺寸的變化規(guī)律。,29,ppt課件,設(shè)計(jì)指數(shù)線匹配器的一般步驟是：根據(jù)傳輸線的類型，按特性阻抗,作業(yè),5.23,，,5.30,，,5.31,30,ppt課件,作業(yè)5.23，5.30，5.3130ppt課件,