文档介绍：创新实验设计报告
项目名称: 阻抗匹配
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前言
第一章:研究课题简介
第二章:基础匹配网络
第三章:匹配网络的性能提高
第四章:matlab程序
第五章:结语——对“创新实验”的总结和感触
致谢
前言
抗匹配是无线电技术中常见的一种工作状态,它反映了输人电路与输出电路之间的功率传输关系。当电路实现阻抗匹配时,将获得最大的功率传输。反之,当电路阻抗失配时,不但得不到最大的功率传输,还可能对电路产生损害。
阻抗匹配常见于各级放大电路之间、放大器与负载之间、测量仪器与被测电路之间、天线与接收机或发信机与天线之间,等等。例如,扩音机的输出电路与扬声器之间必须做到阻抗匹配,不匹配时,扩音机的输出功率将不能全部送至扬声器。如果扬声器的阻抗远小于扩音机的输出阻抗,扩音机就处于过载状态,其末级功率放大管很容易损坏。反之,如果扬声器的阻抗高于扩音机的输出阻抗过多,会引起输出电压升高,同样不利于扩,音机的工作,声音还会产生失真。因此扩音机电路的输出阻抗与扬声器的阻抗越接近越好。又例如,无线电发信机的输出阻抗与馈线的阻抗、馈线与天线的阻抗也应达到一致。如果阻抗值不一致,发信机输出的高频能量将不能全部由天线发射出去。这部分没有发射出去的能量会反射回来,产生驻波,严重时会引起馈线的绝缘层及发信机末级功放管的损坏。为了使信号和能量有效地传输,必须使电路工作在阻抗匹配状态,即信号源或功率源的内阻等于电路的输人阻抗,电路的输出阻抗等于负载的阻抗。在一般的输人、输出电路中常含有电阻、电容和电感元件,由它们所组成的电路称为电抗电路,其中只含有电阻的电路称为纯电阻电路。
如果用电阻来进行分压匹配,虽然电路十分简单,但是毫无疑问会消耗很多功率,造成不必要的损失,因此,我们这里主要讨论用电感、电容进行电路的匹配。
电抗电路要比纯电阻电路复杂,电路中除了电阻外还有电容和电感。元件,并工作于低频或高频交流电路。在交流电路中,电阻、电容和电感对交流电的阻碍作用叫阻抗,用字母Z表示。其中,电容和电感对交流电的阻碍作用,分别称为容抗及和感抗而。容抗和感抗的值除了与电容和电感本身大小有关之外,还与所工作的交流电的频率有关。值得注意的是,在电抗电路中,电阻R,感抗而与容抗双的值不能用简单的算术相加,而常用阻抗三角形法来计算
因而电抗电路要做到匹配比纯电阻电路要复杂一些,除了输人和输出电路中的电阻成分要求相等外,还要求电抗成分大小相等符号相反(共轭匹配);或者电阻成分和电抗成分均分别相等(无反射匹配)。
第一章研究课题简介

设计一个电路具有如下功能:
工作频率在1KHz;
输入阻抗匹配至信号源内阻;
电路输出端RL1、RL2电压数值大小相等,相位相差180°;
传送功率到两个不同的阻抗值的负载;
使传输功率达到最大
参考电路图如下图所示,其中有4个待设计的阻抗变换网络;RL1,CL1构成Load1,RL2为Load2的负载。
实验设计及论证
实验背景:阻抗匹配网络多用于高频信号传输、微波通信及长线传输等领域;根据实际要求达到不同的匹配效果,从而达到信号的不失真传输、无畸变传输,或者实现功率的最大传输效果。
本次试验存在的问题:由于实验器材的原因,将电路的工作频率调整在1KHz,同时由于变压器未能得到,使得能否达到预期效果存在一定问题。
理论分析:

特别地,此处运用品质因数的方式经过巧妙地转换可以大大简化因为匹配网络的计算问题,而且可以设计出性能较好的匹配网络,将在实验拓展部分详细说明。
阻抗变换电路
一般来讲,阻抗变换电路有向上型、向下型,T型、π型,变压器,部分接入式等阻抗匹配网络;
同时,可以将上述基本的阻抗匹配网络,利用双端口网路的知识,通过“级联”、“串联”、“并联”等形式,改进匹配网络的滤波特性,以构建性能更好的匹配网络。这一部分,我们通过品质因数Q的巧妙计算,得到了低Q的匹配网络,从而使该网络的频带在一个较宽频率的范围内使信号通过,从而使匹配网络的对信号的要求降低,在现实中有一定定的意义。
下面,对各种匹配网络进行分析(由于向上型,向下型课本中有详细的介绍,此处做一简单分析,重点介绍其他形式的阻抗匹配网络):
向上型
向下型
同向上型,向下型网络运用相同的计算方式,可以得到类似结论。区别在于,向下型匹配后的等效电阻小于负载电阻R;向上型匹配网络的等效电阻大于负载电阻R。
T型π型网络
以下图的T型网络为例,它的输入输出阻抗和传输系数分别为:
因此,通过选取简单的参数,例如:当上图中左侧接电源(含内阻Rs),右侧接负载RL,则选择
XL=(Rs*RL)^