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教学
重点
本章重点介绍了二元件L形、三元件T形集中元件式、传输线式、组合集中元件-传输线式等基本阻抗匹配电路的特点、设计步骤及技巧。介绍了短截线调谐电路的分析与设计方法和四分之一波长阻抗变换器、渐变传输线阻抗变换器、宽带阻抗电路的阻抗变换作用、分析与设计方法。
教学
重点
教学
重点
掌握:L形、T形集中元件式、传输线式、组合集中元件-
传输线式等基本阻抗匹配电路的特点、设计步骤
及技巧;四分之一波长阻抗变换器的设计方法。
了解:宽带阻抗电路的阻抗变换作用、分析与设计方法。
熟悉:渐变传输线阻抗变换器的分析与设计方法。
要求
本章目录
第一节分立元件匹配网络
第二节微带线匹配网络
第三节四分之一波长阻抗变换器
第四节渐变传输线阻抗变换器
第五节宽带阻抗电路的阻抗变换
知识结构
阻
抗
匹
配
和
调
谐
分立元件匹配网络
L形匹配网络
微带线匹配网络
四分之一波长阻抗变换器
渐变传输线阻抗变换器
宽带阻抗电路的阻抗变换
匹配禁区、频率响应及品质因数
T形匹配网络和形匹配网络
从分立元件到微带线
单节短截线匹配网络
双短截线匹配网络
指数渐变
三角形渐变
Klopfenstein渐变
普通变压器
传输线变压器
§
用两个电抗性元件组成的L形匹配网络是最简单的匹配网络
类型,可以匹配任意负载阻抗到传输线。
两种可能的结构:归一化负载阻抗在Smith圆图
圆内和归一化负载阻抗在Smith圆图的圆外。
两种方法:Smith圆图法和解析法。
1、Smith圆图法
当串联一个电感元件时,在Smith阻抗圆图上的阻抗点应沿等电阻圆顺时针方向移动;当串联一个电容元件时,沿等电阻圆的逆时针方向移动;当并联一个电感元件时,在Smith导纳圆图上阻抗点沿等电导圆逆时针方向移动;当并联一个电容元件时,沿等电导圆顺时针方向移动。
§
实现最佳功率传输的常规设计程序一般包括以下几个步骤:
1、求出归一化源阻抗和负载阻抗。在Smith圆图中过负载阻抗的相应点画出等电阻圆或等电导圆。
2、在Smith圆图中过负载阻抗的共轭复数点画出等电阻圆或等电导圆。
3、找出第1步和第2步所画出圆的交点。交点的个数就是可能存在的L形匹配网络的数目。
4、先沿着相应的圆将源阻抗点移动到上述交点,然后再沿相应的圆移动到负载的共轭点,根据这两次移动过程就可以求出电感和电容的归一化值。
5、根据给定的工作频率确定电感和电容的实际值。
在上述步骤中,并不是一定要必需从源阻抗点向负载的共轭复数点移动。事实上,也可以将负载阻抗点变换到源阻抗的共轭复数点。
§
。
请设计一个如图所示的L形匹配网络,使输入阻抗为
的特天线能够得到最大功率。
解:首先计算归一化阻抗。假设
,则:
。由于与发
射机连接的第一个元件是并
联电容,则并联后的总阻抗
应与落在阻抗-导纳复合Smith圆图中的同一等电导圆上。
然后,将一个电感串联在电容与发射机并联后的总电阻
上,则最终的串联阻抗将沿着电阻圆移动。为了实现最大
功率的输出,输出匹配网络的输出阻抗必须等于输入阻抗
的共轭复数。上述等电阻圆必须经过。
Smith圆图中两个圆的交点就是发射机与电容并联后的总归
一化阻抗。
L形匹配网络
§
阻抗-导纳复合Smith圆图
上的双元件匹配网络设计
从Smith圆图中可以看到,这个
点的归一化阻抗为,
相应归一化导纳为。
所以,并联电容的归一化电纳为
,电感的归一
化电抗为。
最后,我们求出电感和电容的
实际量值为:
§
整理得:
(3)
(4)
求解可得:
(5)
(6)
将已知数据代入式(5)和式(6),则可得:
§
L形匹配网络也可以视为谐振频率为的谐振电路。因此,
此类网络的性能可以用有载品质因数来描述。
节点品质因数与的关系:
正号对应于正电抗X,负号表示负电抗X。
Smith圆图中的等线
§
然后,我们找到过B点的等电导与等电阻圆的交点A,
B点是前一步骤求出来的。根据等电阻圆,以及使变
换到点的设计,我们就可以确定匹配网络中其它元件的值。
T形匹配网络电路原理图
以增加一个电路元件为代价,扩大了调整匹配网络品质因数
的自由度。