第五章-阻抗匹配和调谐.pptx

Microwave Technique第五章 阻抗匹配和调谐Microwave Technique5 阻抗匹配和调谐本章要求：n 掌握L型集总参数匹配方法；n 掌握单支短截线匹配方法，理解双支短截线匹配方法；n 掌握Smith圆图在匹配过程中的应用方法 Microwave Techniquen 电路结构：n 功能：加匹配网络后输入阻抗为 Z0n 注意：u匹配网络左端传输线上反射为0 ；u匹配网络与ZL间存在多次反射5 阻抗匹配和调谐Microwave Technique5 阻抗匹配和调谐n 为什么要匹配: u最大功率考虑；u对接收机中的敏感元件如天线、低噪放等进行匹配可改善系统信噪比；u常用阻抗匹配网络作天线阵馈电网络以减小幅相误差n 设计考虑:u复杂度: 用最简单的设计实现合乎要求的功能；u带宽: 频宽需求；u可行性: 可行性评估( waveguide 用tuning stubs )；u可调性: 调整性(依负载情况变化)Microwave Technique5.1 用集总元件匹配（L网络）如果在圆內，选(a)图n 利用两个电抗性元件将任意负载匹配到传输线选(b)图圆外，如果在Figure 5.2 L-section matching networks. (a) Network for zL inside the 1 + jx circle. (b) Network for zL outside the 1 + jx circle.n 8 种不同的 matching circuits。

Microwave Technique图(a) 5.1.1 解析解法（ analytic solution ）两组(B,X)CapacitorCapacitorInductorInductorMicrowave Technique匹配要求for real X & B 两组解图(b)5.1.1 解析解法（ analytic solution ）Microwave Technique5.1.2 Smith 圆图解（ smith chart solutions）n 例题5.1 L节阻抗匹配（重点掌握）n 图a的基本步骤：u找到归一化负载阻抗点；u找到负载阻抗的导纳点；u电纳相加后应在导纳圆图的1+jx上；u找到转换成阻抗圆图上的1-jx阻抗点；u串接+jx电抗，归一化阻抗 z1，匹配Microwave Technique0.21.20.5Microwave Technique例题5.1 L节阻抗匹配（重点掌握）Solution to Example 5.1. (a) Smith chart for the L-section matching networks. (b) The two possible L-section matching circuits. (c) Reflection coefficient magnitudes versus frequency for the matching circuits of (b).Microwave Technique求 500MHz 时的L型匹配网络。

步骤在1+jx圆内用图(a)1.例5.15.1.2 Smith 圆图解（ smith chart solutions）2.3. 沿着r = 0.4的路径走，交rotated (1+jx)的圆两点 (值较小)-(a)(值较大)-(b)4. 将 (a)(admittance) impedance将 (b)(impedance) admittance(0,0)(0,0)Microwave Technique(a)5. 先并联一个 ，然后串联一个(b)Microwave Technique用于微波集成电路的集总元件n P194Microwave Technique5.2 单短截线调谐Figure 5.4 Single-stub tuning circuits. (a) Shunt stub. (b) Series stub.n 与负载端距离d处，利用一个长度为l 的open or short stub使得在stub后的阻抗为Z0 n The shunt tuning stub 在微波带线结构中特别容易实现Shunt stubSeries stubshort stub open stub +=+=Microwave Technique5.2.1 并联短截线调谐n 可以有smith chart solutions 及analytic solution.n 例题5.2 单短截线并联调谐n smith chart solutions基本步骤：u找到归一化负载阻抗点，作SWR圆 ；u找到负载导纳点；u将阻抗圆图看成导纳圆图，找到SWR圆与1+jb导纳圆的两个交点y1、y2；u算出两个d的电长度；u找到交点y1、y2对应的 jb点，y1并联-jb、 y2并联+jb后匹配；u找到短路点y点，顺时针转到-jb点和+jb点 ，算出短路线长度l1和l2。

smith chart solutionsanalytic solutionMicrowave Techniqued1d2l2l1Microwave Technique作图:绘一同心圆 读数:同心圆交 1+jx 圆于两点1.2.3.读数分別为 及例题例题Shunt stubs (smith chart solutions)Microwave Technique对于 ，susceptance: j1.33 4.读数: 并联open stub 从左端点顺时针转 (往source方向)对于 ，susceptance: -j1.33读数:Microwave Technique0.147l0.353lMicrowave TechniqueAnalytic Solutions求d & l离负载d 位位置处之阻之阻抗抗导纳（导纳（ Admittance）此此时时d负载负载 阻抗阻抗Microwave Techniqueopen stubshort stubMicrowave Technique5.2.2 串联短截线调谐n 可以有smith chart solutions 及analytic solution.n 例题5.3 单短截线串联调谐n smith chart solutions基本步骤：u找到归一化负载阻抗点，作SWR圆 ；u找到SWR圆与1+jb阻抗圆图的两个交点z1、z2；u算出两个d的电长度；u找到交点y1、y2对应的 jb点，y1并联-jb、 y2并联+jb后匹配；u找到短路点y点，顺时针转到-jb点和+jb点 ，算出短路线长度l1和l2。

Microwave Techniqued2d1l1l2y短路点Microwave Technique5.2.2 Series Stubs (Smith Chart Solutions)例题例题 5.3SWR circle读数 :1.交 1+jx 圆于 两点， 2.读数: ,3. Stub : 电抗reactance读数 :读数 :j1.33-j1.33，open-circuited stub，Microwave Technique例题5.3 单短截线串联调谐Figure 5.6 (b) The two series-stub tuning solutions. (c) Reflection coefficient magnitudes versus frequency for the tuning circuits of (b).Microwave Technique5.3 双短截线调谐（Double-Stub Tuning）Single stub可以matching任何负载 to ， 但需要variable d load与stub的距离如果load会改变就不适合 double-stub : using two tuning stubs in fixed positions. 同轴线 (coaxial line)Microwave Technique在(a)图中负载的admittance为 与第一个stub有些距离，可以等效成(b)图，负载之admittance为 。

Smith Chart Solutiongiven ，沿着resistance circle交rotated 1+jx圆二点 ，此图是由1+jx圆往load方向移动d而得 求出 first stub将 往generator方向移动交1+jx圆于 及 点， 求出 second stubd的选择一般 或 5.3 双短截线调谐（Double-Stub Tuning）Microwave TechniqueEx:Design a double-stub shunt tuner解:1.2. 绘出1+jx圆以及rotated 1+jx圆往load方向移 动3. 沿着resistance circle 交 rotated 1+jx圆两点( , )读数Microwave TechniqueMicrowave Technique4. 将 & 順时针转 位于1+jx圆上， &5. short-circuited stubMicrowave TechniqueAnalytic Solutions第一个stub左边的admittance经过距离d之后的admittancematchingMicrowave Technique及 选同样的signvOpen-circuited stubvShort-circuited stubAnalytic Solutions。