《匹配理论》PPT课件.ppt

CCEE第三章第三章 匹配理论匹配理论2 2射频微波电路设计微波电路设计微波电路设计主要内容主要内容 3.1 3.1 基本阻抗匹配理论基本阻抗匹配理论3.2 集总参数匹配电路集总参数匹配电路3.3 微带线型匹配电路微带线型匹配电路微带线型匹配电路微带线型匹配电路微波电路设计微波电路设计串联型微波匹配电路1并联型微波匹配电路2混合式匹配电路3串联型微波匹配电路串联型微波匹配电路串串联联型型微微波波匹匹配配电电路路的的基基本本结结构构是是/4/4波波阻抗变换器阻抗变换器传传输输线线的的特特性性阻阻抗抗等等于于负负载载与与输输入入阻阻抗抗的的几几何何平均值。平均值。微波电路设计微波电路设计匹配线特性阻抗匹配线特性阻抗串联型微波匹配电路串联型微波匹配电路短路短截线和开路短截线短路短截线和开路短截线微波电路设计微波电路设计串联型微波匹配电路串联型微波匹配电路微波电路设计微波电路设计串联型微波匹配电路结构串联型微波匹配电路结构串联型微波匹配电路结构串联型微波匹配电路结构匹配思想：匹配思想：负载负载阻抗阻抗为为ZL，设设相相应应的的导纳为导纳为YL=G+jB，ZL和开路短截和开路短截线线并并联联，可以，可以选选取开路短截取开路短截线线的的导纳为导纳为-jB，它的，它的长长度度l由由 来确定。来确定。则则并并联联之后的之后的总导纳总导纳等于等于G，阻抗，阻抗为为1/G，是一个，是一个纯电纯电阻，之后接一段阻，之后接一段传输传输线线，选选取取传输线传输线的的长长度度为为/4，利用，利用传输线传输线的的/4阻抗阻抗变换变换特性，特性，选选取取传输线传输线的特性阻抗的特性阻抗为为 便可以便可以变换变换到特性阻抗到特性阻抗Z0。例例1 1设设计计一一个个单单分分支支匹匹配配电电路路将将负负载载阻阻抗抗Z ZL L=20+j35=20+j35转转换换到到Z Zinin=50=50的的输输入入阻阻抗抗。要要求求使使用用特特性性阻阻抗抗为为5050的的/4/4传传输输线线和和开路短截线。开路短截线。图解法图解法微波电路设计微波电路设计匹配过程图匹配过程图例例1 1微波电路设计微波电路设计归一化负载阻抗标在圆图上归一化负载阻抗标在圆图上/4传输线把实阻抗匹配到50先把复数阻抗匹配到实数，再通过/4微带线实现匹配并联一个特性阻抗为50的开路短截线，史密斯圆上沿着导纳圆图顺时针旋转交实轴于点匹配电路匹配电路例例2 2考考虑虑一一个个特特性性阻阻抗抗为为5050，终终端端接接有有负负载载阻阻抗抗Z ZL L=100=100的的传传输输线线，当当在在距距负负载载处处串串接接一一长长度度的的短短路路短短截截线线后后，计计算算传传输输线线的的输输入阻抗。入阻抗。微波电路设计微波电路设计例例2 2例例微波电路设计微波电路设计微带线型匹配电路微带线型匹配电路微波电路设计微波电路设计串联型微波匹配电路1并联型微波匹配电路2混合式匹配电路3匹配的思想匹配的思想:负负载载ZL接接一一段段特特性性阻阻抗抗为为Z0，长长度度为为d的的传传输输线线后后，导导纳纳为为G+jB。设设长长度度为为l的的开开路路短短截截线线特特性性阻阻抗抗为为Z0，导导纳纳为为jB1，若若使使并并联联之之后后的的阻阻抗抗为为Z0，导导纳纳为为Y0，则则有有G=Y0，B=-B1，便便可可以以完完成成匹匹配配。因因此此首首先先给给ZL接接一一段段传传输输线线，使使得得传传输输线线长长度度为为d时时，输输入入导导纳纳为为Y0+jB，以以后后再再并并联联开开路路短短截截线线，使使得得开开路路短短截截线线长长度度为为l时时，它它的的导导纳纳为为-jB，其其长长度度l由由 确定。确定。微波电路设计微波电路设计串联传输线和并联传输线的特征阻抗串联传输线的长度并传输线的长度已知终端阻抗的匹配方法已知终端阻抗的匹配方法l并联型微波匹配电路单枝节匹配单枝节匹配单枝节匹配微波电路设计微波电路设计负载阻抗负载阻抗从负载移动距离d的输入阻抗导纳导纳单枝节匹配单枝节匹配微波电路设计微波电路设计匹配条件匹配条件令令if单枝节匹配单枝节匹配并联的枝节线，就是将初始输入导纳的虚部并联的枝节线，就是将初始输入导纳的虚部抵消。抵消。微波电路设计微波电路设计并联短路枝节线的长度并联短路线并联开路线并联开路线长度B0B0B0例例3 3设设计计一一个个单单分分支支匹匹配配电电路路将将负负载载Z ZL L=25+j10=25+j10的的阻阻抗抗匹匹配配到到Z Zinin=50=50的的输输入入阻阻抗抗。工工作作频频率率在在，要要求求使使用用特特性性阻阻抗抗为为5050的的传传输输线线和和开开路路短短截截线线。求求传传输输线线和和开开路路短短截截线线的的电电长长度。度。微波电路设计微波电路设计匹匹配配过过程程图图匹匹配配电电路路例例3 3在史密斯圆图上，是从交点出发沿着等导纳在史密斯圆图上，是从交点出发沿着等导纳圆圆1+jb1+jb顺时针旋转到顺时针旋转到1+j01+j0，完成匹配。，完成匹配。微波电路设计微波电路设计归一化负载阻抗标在圆图上归一化负载阻抗标在圆图上并联一段50的开路短截线,导纳值为从负载线出发，串联一特性阻抗为50的传输线史密斯圆图上顺时针旋转交导纳圆 于抵抵消消虚虚部部微带线型匹配电路微带线型匹配电路微波电路设计微波电路设计串联型微波匹配电路1并联型微波匹配电路2混合式匹配电路3混合式匹配电路混合式匹配电路在射频的中间频率段，既可以使用分布参在射频的中间频率段，既可以使用分布参数元件进行匹配电路的设计，也可以使用数元件进行匹配电路的设计，也可以使用集总参数元件进行匹配电路的设计。集总参数元件进行匹配电路的设计。使用混合参数元件的匹配电路能够达到好使用混合参数元件的匹配电路能够达到好的效果。的效果。匹配电路包括几段串联的传输线以及间隔匹配电路包括几段串联的传输线以及间隔匹配的并联电容。匹配的并联电容。电感比电容有更高的寄生参数，很少使用电感电感比电容有更高的寄生参数，很少使用电感而用微带线。而用微带线。微波电路设计微波电路设计混合式匹配电路混合式匹配电路微波电路设计微波电路设计混合型匹配电路示意图例例4 4采采用用混混合合型型匹匹配配电电路路，设设计计一一个个匹匹配配电电路路将将Z ZL L=30+j25=30+j25的的负负载载阻阻抗抗变变换换成成Z Zinin=60+j100=60+j100的的输输入入阻阻抗抗。已已知知传传输输线线的的特特性性阻阻抗抗为为5050，工作频率为。，工作频率为。微波电路设计微波电路设计匹匹配配过过程程图图匹匹配配电电路路例例4 4微波电路设计微波电路设计归一化负载阻抗标在圆图上归一化负载阻抗标在圆图上归一化输入阻抗归一化输入阻抗串联传输线：史密斯圆图上从归一化负载点出发顺时针旋转至y1点并联电容并联电容串联一段串联传输线至归一化源阻抗点史密斯圆图上从y1点出发沿导纳圆图顺时针旋转至y2点交点交点完成匹配完成匹配