丁霄博士電子科技大學應用物理所xding@微波技術基礎第一章傳輸線理論§1.1傳輸線方程§1.2傳輸線上的基本傳輸特性§1.3無耗線工作狀態分析

§1.4史密斯圓圖

§1.5阻抗匹配

附：本章科技英語詞匯第一章傳輸線理論§1.1傳輸線方程§1.2傳輸線上的基本傳輸特性§1.3無耗線工作狀態分析

§1.4史密斯圓圖

§1.5阻抗匹配

附：本章科技英語詞匯§1.5阻抗匹配1．阻抗匹配概念(impedancematch)阻抗匹配：是使微波電路或系統無反射、使系統處于行波或盡量接近行波狀態的技術措施。1）阻抗匹配的重要性l匹配時傳輸給傳輸線和負載的功率最大，饋線中的功率損耗最小；l阻抗失配時傳輸大功率信號易導致擊穿；l阻抗失配時反射波會對信號源產生頻率牽引作用，使信號源工作不穩定，甚至不能正常工作。其重要性：在傳輸系統中一般情況下：2）阻抗匹配問題①負載與傳輸線之間的阻抗匹配，ZL=Z0方法：在負載與傳輸線之間接入匹配裝置，在匹配裝置處的Zin=Z0（傳輸線的特性阻抗）。目的：負載端無反射。實質：人為產生一反射波，與實際負載的反射波相抵消。在源端和負載端均有反射。Zin=Z0②信號源與傳輸線之間

的阻抗匹配a.信號源與負載線的匹配目的：信號源端無反射條件：*選擇負載阻抗ZL或傳輸線參數βl,Z0,使Zin=Zg；

*

如果負載端已匹配，則應使Zg=Z0；方法：在信號源與傳輸線之間接入匹配裝置實際情況：負載端總有反射，用隔離器吸收反射信號，使信號源穩定工作。ZinZing②信號源與傳輸線之間

的阻抗匹配b.信號源的共軛匹配目的：信號源傳送給負載的功率最大條件：選擇Zin，使得Zin=Zg*

；或Rin=Rg，Xin=-Xg方法：在信號源與傳輸線之間接入匹配裝置ZinZing2．負載阻抗匹配方法負載與傳輸線之間的阻抗匹配，ZL=Z0方法：在負載與傳輸線之間接入匹配裝置，在匹配裝置處的Zin=Z0（傳輸線的特性阻抗）。目的：負載端無反射。Zin(1)集總元件L節匹配網絡在1GHz以下，可以采用兩個電抗元件組成的L節網絡來使任意負載阻抗與傳輸線匹配。L網絡的可能結構，如下：(1)集總元件L節匹配網絡電容/電感即，有八種可能存在的L節匹配網絡(1)集總元件L節匹配網絡zL=ZL/Z0

在1+jx圓內用zL=ZL/Z0

在1+jx圓外用例題1-5-1設計一L節匹配網絡，在500MHz,使得負載阻抗與特性阻抗的傳輸線匹配。匹配網絡例題1-5-1解：由于例題1-5-1解：由于在1+jx圓內，故而例題1-5-1解：由于匹配網絡中，靠近負載的原件是并聯電納，故而，需要將歸一化負載阻抗轉換成歸一化負載導納解：導納圓1+jbj0.3導納圓1+j0.5j1.2例題1-5-1由圓圖知：并聯了j0.3電抗串聯了j1.2電抗如圖：應用λ/4線段的阻抗變換性：匹配時應有：Zin=Z0則λ/4線的特性阻抗應為：特點：簡單、實用使用范圍：實負載阻抗與傳輸線匹配。(2)λ/4變換器已知：；求：用λ/4變換器進行匹配的位置d及。解：已知在電壓最小點和電壓最大點輸入阻抗為純電阻，故此阻抗匹配器應在此點接入。例1-5-2:向電源方向最近的為

點，；；相對應dZ0ZL該點的阻抗為：即則則阻抗轉換器的接入位置：dZ0ZL(3)支節調配器支節調配器是在距離負載某固定位置上并聯或串聯終端短路或開路的傳輸線段構成。常用并聯調配支節。支節數可以是一條、兩條、三條或更多。

匹配對象：任意負載其中

調節參數：枝節距負載距離d和枝節長度l。分析枝節匹配的方法均采用倒推法——由結果推向原因。

另外，由于短路枝節并聯，我們全部采用導納更為方便。并聯網絡關系有分析：結果要求且利用和系統的|Γ|不變性，沿等|Γ|圓轉到。專門把的圓稱為匹配圓。例：Z0=50Ω，ZL=25+j75Ω，無耗線，求單支節短路并聯匹配的位置d和長度l。AB分析：應使在C點之后反射波為零C點：并聯之后的歸一化導納yC=y1+y2=1。

由于y2=jb2(短路支節)B點：在并聯前應為yB=y1=yC-y2=1-jb2。同時，負載導納yL經d的距離后應為y1=1-jb2;由于傳輸線無耗，故在線上為沿等G圓旋轉，選擇d，使y1=1-jb2。C解：①歸一化負載阻抗：阻抗圓圖上此點相應的歸一化負載導納為：

yL=0.2-j0.6其對應的向電源波長數為：

0.412向電源0.412波長例：Z0=50Ω，ZL=25+j75Ω，無耗線，求單支節短路并聯匹配的位置d和長度l。AB分析：應使在C點之后反射波為零C點：并聯之后的歸一化導納yC=y1+y2=1。

由于y2=jb2(短路支節)B點：在并聯前應為yB=y1=yC-y2=1-jb2。即r=1的圓。同時，負載導納yL經d的距離后應為y1=1-jb2;由于傳輸線無耗，故在線上為沿等G圓旋轉，選擇d，使y1=1-jb2。C②波長數為0.192波長數為0.308由yL沿等

圓順時針旋轉尋找與r=1的圓的交點

ABC等反射系數圓波長數為0.192波長數為0.308③支節的位置為

例：Z0=50Ω，ZL=25+j75Ω，無耗線，求單支節短路并聯匹配的位置d和長度l。AB分析：應使在C點之后反射波為零C點：并聯之后的歸一化導納yC=y1+y2=1。

由于y2=jb2(短路支節)B點：在并聯前應為yB=y1=yC-y2=1-jb2。即r=1的圓。同時，負載導納yL經d的距離后應為y1=1-jb2;由于傳輸線無耗，故在線上為沿等G圓旋轉，選擇d，使y1=1-jb2。C④短路支節的歸一化輸入電納為波長數為0.182波長數為0.318⑤求短路支節的長度：短路時yL2=∞,位于實軸右端點，

lL2=0.25由此點至支節歸一化電納點（y2或y2’順時針所旋轉的波長數即為短路支節的長度）課堂練習Z0=50Ω，ZL=25+j75Ω，無耗線，求單支節短路并聯匹配的位置d和長度l。Z0=400Ω，ZL=1600+j800Ω，無耗線，用Z01=200Ω的短路枝節進行匹配，求支節的位置d和長度l。雙支節匹配網絡AB

單支節調配器中因要求d可調，對于同軸線、波導等結構中較難調。故常采用雙支節調配器。一般為并聯支節。

兩支節之間的距離d=λ/8,λ/4,3λ/8(注意不能選取λ/2)，不可調；兩支節長度為l1和l2，可調節。匹配對象：任意負載調節參數：雙枝節長度l１和l２

假定已經匹配，則十分明顯，在匹配圓軌跡,通過傳輸線(也即向負載方向轉90°)，構成軌跡。(在雙枝節匹配中,專門稱為輔助圓)。

也即，將按等圓旋轉到輔助圓上，由此算出。

同軸雙支節匹配器中Z0=50Ω,ZL=100+j50Ω,d1=λ/8,d2=λ/8，求支節長度l1和l2。例:d1d2ABC分析：C點：應在并聯電納后歸一化阻抗為ZC=1。在并聯前應為ZC0=1+jb2B點：并聯后的阻抗ZB與ZC0的關系為經一段傳輸線d2的距離（輔助圓）。并聯前的阻抗ZB0為負載阻抗經d1的距離所得到的值。解：1)歸一化負載阻抗其相應的歸一化導納為其對應的波長數為

0.463。d1d23)做輔助圓：B點的軌跡應在輔助圓上。其對應波長數為0.088。2)則在d1點處的輸入導納應為：沿等r圓順時針旋轉d1=λ/8得到yL，d1d2則第一個支節的長度為以yL沿等gL=0.5的圓旋轉交輔助圓于y1=0.5+j0.14；于是第一個并聯電抗應為：jb1=j0.14-j0.5=-j0.36；并聯電抗jb1所對應的電長度為(圓圖)0.445λ；由于短路支節的電長度為0.25λ；l1=(0.445-0.25)λ=0.195λd1d2二匹配元件

4)以y1沿等Γ圓順時針旋轉λ/8得到y2=1+j0.72，注意：有兩對解，一般選擇較短的一對解答。則第二個電抗值應為：

jb2=-j0.72則第二支節的長度為(jb２在圓圖上的位置)l２=(0.405-0.25)λ

=0.155λd1d2二匹配元件

禁區如當d2=λ/8時，如果yL落在g>2的陰影圓內，則沿等gL圓旋轉不可能與輔助圓有交點，則不能獲得匹配。同理,如當d1=λ/4，yL落在g>1圓內也得不到匹配。――為克服此缺點，可用三支節或四支節調配器。在此區域內得不到匹配d1d2第一章傳輸線理論§1.1傳輸線方程§1.2傳輸線上的基本傳輸特性§1.3無耗線工作狀態分析

§1.4史密斯圓圖

§1.5阻抗匹配

附：本章科技英語詞匯第一章傳輸線理論§1.1傳輸線方程§1.2傳輸線上的基本傳輸特性§1.3無耗線工作狀態分析

§1.4史密斯圓圖

§1.5

阻抗匹配

附：本章科技英語詞匯本章科技英語詞匯TransmissionLineLongLine/ShortLineCharacteristicImpedance/AdmittancePropagationConstantAttenuationConstant/PhaseConstantInputImpeda