微波技術(shù)與天線-第一章-16課件

微波技術(shù)與天線編著曹祥玉高軍

曾越勝楊芳2023/12/41高等學(xué)校信息工程類專業(yè)規(guī)劃教材西安電子科技大學(xué)出版社Http://2023/12/42上節(jié)課內(nèi)容回顧1.Smith的思想2.Smith圓圖的構(gòu)成3.Smith圓圖的應(yīng)用2023/12/431.6傳輸線的阻抗匹配第一章傳輸線理論1.6.1阻抗匹配的概念在微波傳輸系統(tǒng)，阻抗匹配極其重要，它關(guān)系到系統(tǒng)的傳輸效率、功率容量與工作穩(wěn)定性，關(guān)系到微波測量的系統(tǒng)誤差和測量精度，以及微波元器件的質(zhì)量等一系列問題。

實現(xiàn)阻抗匹配是微波系統(tǒng)設(shè)計和維護(hù)的基本內(nèi)容之一。

阻抗匹配是使微波系統(tǒng)無反射、載行波盡量接近行波狀態(tài)的技術(shù)措施。1.阻抗匹配的重要性(1)匹配時傳輸功率最大，功率損耗最小；(2)阻抗匹配可改善系統(tǒng)的信噪比；(3)功率分配網(wǎng)絡(luò)(如天線陣的饋源網(wǎng)絡(luò))中的阻抗匹配將降低幅度和相位的誤差；(4)阻抗匹配可保持信號源工作的穩(wěn)定性；(5)阻抗匹配可提高傳輸線的功率容量。2023/12/441.6傳輸線的阻抗匹配第一章傳輸線理論1.6.1阻抗匹配的概念

傳輸線與負(fù)載不匹配傳輸線上有駐波存在傳輸線功率容量降低增加傳輸線的衰減

如果信號源與傳輸線不匹配，不僅會影響信號源的頻率和輸出的穩(wěn)定性，而且信號源不能給出最大功率。因此，微波傳輸系統(tǒng)一定要作到阻抗匹配。這里的匹配概念分為兩種：

共軛匹配和無反射匹配。2023/12/451.6傳輸線的阻抗匹配第一章傳輸線理論1.6.1阻抗匹配的概念1.共軛匹配共軛匹配是指傳輸線輸入阻抗與信號源內(nèi)阻互為共軛值。目的：使信號源的功率輸出最大。信號源的內(nèi)阻為

傳輸線的輸入阻抗為

則：即

這種情況就被稱為共軛匹配，表示為2023/12/461.6傳輸線的阻抗匹配第一章傳輸線理論1.6.1阻抗匹配的概念此時，信號源輸出的最大功率為：2.無反射匹配目的：使傳輸線上無反射波，即工作于行波狀態(tài)。。無反射匹配是指傳輸線兩端阻抗與傳輸線的特性阻抗相等，線上無反射波存在，即工作于行波狀態(tài)。

條件：Zg=ZL=Z0。條件：Zg=ZL=Z0。這時共軛匹配和無反射匹配同時滿足。2023/12/471.6傳輸線的阻抗匹配第一章傳輸線理論1.6.1阻抗匹配的概念

當(dāng)傳輸線終端所接的負(fù)載阻抗為純電阻時，則傳輸線的終端無反射波，此時的負(fù)載稱為匹配負(fù)載。

信號源內(nèi)阻也為實數(shù)，，此時傳輸線的始端無反射波，這種信號源稱為匹配信號源。

無反射匹配包括傳輸線始端與信號源內(nèi)阻匹配和傳輸線終端與負(fù)載阻抗匹配。

實際中傳輸線的始端和終端很難做到無反射匹配，通常在信號源輸出端接入隔離器以吸收反射波，而在傳輸線與負(fù)載之間使用匹配裝置用來抵消反射波。信號源隔離器匹配器負(fù)載2023/12/481.6傳輸線的阻抗匹配第一章傳輸線理論1.6.2阻抗匹配的方法匹配器阻抗匹配的方法就是在傳輸線與負(fù)載之間加入一阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。要求這個匹配網(wǎng)絡(luò)由電抗元件構(gòu)成，接入傳輸線時應(yīng)盡可能靠近負(fù)載，且通過調(diào)節(jié)能對各種負(fù)載實現(xiàn)阻抗匹配。匹配原理是通過匹配網(wǎng)絡(luò)引入一個新的反射波來抵消原來的反射波。采用阻抗變換器和分支匹配器作為匹配網(wǎng)絡(luò)是兩種最基本的方法。2023/12/491.6傳輸線的阻抗匹配第一章傳輸線理論1.6.2阻抗匹配的方法(一)阻抗變換器（電阻性阻抗匹配）阻抗變換器是由一段長度為、特性阻抗為的傳輸線組成。當(dāng)這段傳輸線終端接純電阻時，則輸入阻抗為：為了使實現(xiàn)阻抗匹配，必須使2023/12/4101.6傳輸線的阻抗匹配第一章傳輸線理論1.6.2阻抗匹配的方法由于無耗線的特性阻抗為實數(shù)，故l/4

阻抗變換器只能匹配純電阻負(fù)載。當(dāng)ZL=RL+jXL為復(fù)數(shù)時,根據(jù)行駐波的電壓波腹和波節(jié)點處的輸入阻抗為純組：可將

l/4

阻抗變換器接在靠近終端的電壓波腹或波節(jié)點處來實現(xiàn)阻抗匹配。在lmax處接入，則在lmin處接入，則單節(jié)l/4阻抗匹配器的主要缺點是頻帶窄。2023/12/4111.6傳輸線的阻抗匹配第一章傳輸線理論1.6.2阻抗匹配的方法

(二)分支匹配器分支匹配器的原理是利用在傳輸線上并接或串接終端短路或開路的分支線，產(chǎn)生新的反射波來抵消原來的反射波，從而達(dá)到阻抗匹配。

分支匹配器又分為單分支、雙分支和三分支匹配器。常用并聯(lián)調(diào)配支節(jié)。2023/12/4121.6傳輸線的阻抗匹配第一章傳輸線理論1.6.2阻抗匹配的方法l~1.單分支匹配器并聯(lián)單支節(jié)匹配器是在距負(fù)載d

處并聯(lián)長度為l

的短路支節(jié)，利用調(diào)節(jié)d和

l

來實現(xiàn)匹配的。匹配時，匹配的為純電納（）應(yīng)在可匹配的導(dǎo)納圓上（）。2023/12/4131.6傳輸線的阻抗匹配第一章傳輸線理論1.6.2阻抗匹配的方法2023/12/4141.6傳輸線的阻抗匹配第一章傳輸線理論1.6.2阻抗匹配的方法2.