第八讲 微带匹配电路_单枝节匹配电路汇总
射频技术-阻抗变换与匹配
•例
•计算三节二项式变换器，匹配50Ω的负载到100Ω
传输线。计算Гm=0.05时带宽。
•解： A2NZLZ0235 0100 0.04167
ZLZ0
5 0100
ff0 24arcc 1 2o0 s0..0 04 511/37 7% 1
如果上述指标满足要求，查表〔N＝3,ZL／Z0＝2, 注 意取50Ω为特征阻抗〕得
1.阻抗归一化：
Z L ( 6 j 0 4 )/7 5 0 5 .8 j0 .6 YL0.8j0.6
Zin1j1.2
Yin0.410j0.492
2.求YL沿等电导圆和Zin的等反射系数圆的交点，见图 上A、B，并由图读出相应阻抗导纳。
YA0.8j1.05
YB0.8j1.05
*?射频电路设计?p291
•三角渐变线
阻抗变化特性
Z(z)Z0eZ(40ze/L 2(z2/zL2)/2Ll2nZ1L )l/nZZ0L/Z0
0zL/2 L/2zL
反射特性 lnZ(L 2/Z0)ejLsiL nL2
•Klopfenstein渐变线 阻抗变化特性
通带内最大波纹
•渐变线比照
课堂作业
•设计四分之一波长微带阻抗变换器，在1GHz附 近实现50 Ω和10 Ω微带的阻抗变换。其中微带线 设计选择为在0.5mm厚的介质基片Rogers 5880 上的微带线，传播常数为28.65弧度/米 @1GHz 〔这里假设不同阻抗的微带有同样的传播常数〕。
-12
-14
-16
-18
-20
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
freq, GHz
三、单短截线匹配电路
微带匹配电路单枝节匹配电路
3.4.1微带线构成的电感和电容
V z A1ejz A2ejz
I
z 1 Z0
A1ejz A2ejz
A1
VL
Z0IL 2
e j L
A2
VL
Z0IL 2
e j L
微波技术与天线-第三章匹配理论
3.4、微带型匹配电路
VLl VLZ0ILejLlVLZ0ILejLl
中间阻抗
微波技术与天线-第三章匹配理论
3.4、微带型匹配电路
方法一过程： 1、经过起始阻抗作等G圆； 2、径过目标阻抗作等反射系数圆； 3、找到交点为中间点；
目标阻抗
Z in
lL
ls
Z 0L Z L Z 0s
开路线 或短路线
中间阻抗
起始阻抗
微波技术与天线-第三章匹配理论
3.4、微带型匹配电路
4、并接线电纳等于=中间点电纳-起始点电纳 5、并接线电长度=从开路点（或短路点）到并
开路：
Z L ,Z injta Z n 0 l zinjta 1 nl tanl
BS Y0
l02 1 arctan Y B 0 s 2 1arctan Y B 0
短路：
Z L 0 ,Z i n j Z 0 t a n l z i n jt a n l tan1l
BS Y0
ls2 1arctan Y B 0 s 21 arctan Y B 0
微波技术与天线-第三章匹配理论
3.4、微带型匹配电路
两电路等效条件
X L Z 0 sin l
BC 2
Y0tg
l 2
l 1 arcsin XL
Z0
微波技术与天线-第三章匹配理论
微带匹配电路 单枝节匹配电路
3.4.1微带线构成的电感和电容
V z A1ejz A2ejz
I
z
1 Z0
A1ejz A2ejz
A1
VL
Z0IL 2
e j L
A2
VL
Z0IL 2
e j L
微波技术与天线-第三章匹配理论
3.4、微带型匹配电路
V Ll VLZ0ILejLl VLZ0ILejLl
微波技术与天线-第三章匹配理论
3.4、微带型匹配电路
两电路等效条件
X L Z 0 sin l
BC 2
Y0tg
l 2
l 1 arcsin XL
Z0
微波技术与天线-第三章匹配理论
3.4、微带型匹配电路
T型网络的传输线方程为
VI11112jBBCCXL
j X2L1212B0C .5XBLCXLVI22
归一化负载阻抗 zL1.2j1.6
（1）确定短截线离负载距离d； （2）确定短截线长度l。
28
微波技术与天线-第三章匹配理论
3.4、微带型匹配电路
[例]单枝节并联调谐——圆图解法
d
Y0
Y0
开路或短 路短截线
Y0 l
Y1 z
基本思路： YL （1）选择长度d，使得距离
负载d处，输入导纳为Y0＋jB 的形式，实现实部匹配
采用3-4-5（a）的开路线结构，先并后串。
e. 找出串联传输线的长度。从交点往电源方向移 转动，到达输入阻抗点，走过的电长度。
26
微波技术与天线-第三章匹配理论
3.4、微带型匹配电路
27
微波技术与天线-第三章匹配理论
3.4、微带型匹配电路
RF Circuit Design(Topic 6)
在圆图上将归一化的阻抗zL 转换成归一化的导纳yL ，阻 抗圆图也就成为导纳圆图。 画出zL 或yL 所对应的等反射系数圆，找出其与Zin 等电导 圆的交点，通常存在两个交点，可以选择一个进行设计。 由
Γ(l ) = Γ L ⋅ e − j 2 β l ，传输线长度为l 时，电长度为 θ = β l θ λ 若已知电长度，则传输线长度为 l = ⋅ π 2 再根据并联电纳的大小求解开/短路传输线的长度
微带线型匹配电路
根据传输线理论，一定长度的开路和短路传输线可 以等效为特定的电容和电感。 微带传输线具有许多优点，如体积小、重量轻、容 容 易与电路集成设计、与集成电路的兼容性好、易于 易与电路集成设计 大批量制作等，是一种常用的传输线结构。 微带线匹配电路的拓扑结构主要分为并联 串联 并联和串联 并联 串联两 种形式，由此所派生的电路形式有很多。 串连型微带匹配电路的基本结构是1/4波长阻抗变 换器。
并联型微带匹配电路
通常，并联型微带匹配电路分为：
单枝节匹配 双枝节匹配
此外，对于并联型微带匹配电路，工程上经 常采用的结构还有：
分立元件(电容)和分布参数元件混合匹配电路 三枝节和四枝节匹配网络 克服匹配禁区影响
微带单枝节匹配电路
Z0L, lL
串联传输线 会有怎样的 变化？
单枝节匹配有两种拓扑 结构：
其他微带双枝节匹配电路
由于双枝节匹配网络存在匹配禁区，工程中 还经常用的是三枝节 四枝节 三枝节或四枝节 三枝节 四枝节匹配电路。 最典型的是波导多螺钉调配器 波导多螺钉调配器，反复调整各 波导多螺钉调配器 个螺钉的深度，测量输入端驻波比，可以使 系统匹配，并且获得良好的频带特性。 某些实际电路中，使用变容二极管 变容二极管来代替微 变容二极管 带短截线，这样可以实现电调匹配。
微带双枝短截线
匹配电路设计要求
传输功率最大
满足最大功率传输的条件之一是 共轭匹配，共轭的含义是源端阻 抗Rs+jXs和负载阻抗RL+jXL满足： 实部相等Rs=RL，虚部相底抵消 Xs+XL=0。主要参数：功率P
减小线路反射
减小线路反射，目的是减小 噪声干扰，提高信噪比。看 反射系数Г ，理想状态反射 系数要求为零，即负载阻抗 等于传输线特征阻抗。
反射系数(Г)：反射电压/入射电压, 为标量，无耗线上的功率p=pi*[1- |Г|^2]， Г 理想状态为0.
电压驻波比(Voltage Standing Wave Ration): 波腹电压/波节电压，驻波比为1，表示完全匹配；驻波比为 无穷大表示全反射，完全失配。在移动通信系统中，一般要求驻波比小于1.5。
频带宽度
对于不同的匹配电路 达到要求的带宽越大 越好。主要参数:带 宽B
功率承载能力
传输相同的功率时线上电压驻波比 系数最小，功率承受能力最大。主 要参数：驻波比VSWR
匹配的优劣评价标准
阻抗匹配的优劣一般用四个参数来衡量，它们之间有固定的数值关系，使用哪一个均出于习惯。 回波损耗(Return Loss)： 它是反射系数绝对值的倒数，以分贝值表示。回波损耗的值在0dB的到无穷大之 间，回波损耗越大表示匹配越好。
S参数：S12为反向传输系数，也就是隔离。S21为正向传输系数，也就是增益。S11为输入反射系数，也就 是输入回波损耗，S22为输出反射系数，也就是输出回波损耗。 Port1作为信号的输入端口， Port2作为信号的输出端口，那么S11就是反射系数，即有多少能量被反射回源 端，这个值越小越好，一般建议S11< 0.1，即－20dB；S21表示插入损耗，也就是有多少能量被传输到目 的端了，这个值越大越好，理想值是1，即0dB，S21越大传输的效率越高，一般建议S21>0.7，即－3dB。
第3章 匹配理论
第3章 匹配理论
2. 输入阻抗和输出阻抗不为纯电阻
如果输入阻抗和输出阻抗不是纯电阻,而是复数阻抗,处理 的方法是只考虑电阻部分,按照上述方法计算L型匹配电路中 的电容和电感值,再扣除两端的虚数部分,就可得到实际的匹 配电路参数。
例2： 已知信号源内阻Rs=12，并串有寄生电感Ls=1.2nH。 负载电阻为RL =58，并带有并联的寄生电容CL=1.8pF，
为了使一根外径一定的空气介质的传输线具有最大的功 率传输能力，我们希望选择使 Z 0 等于30 Ω的尺寸。
第3章 匹配理论
现在考虑损耗
由于电介质损耗引起的每单位长度的衰减实际上与导体
尺寸无关。所以只考虑电阻损耗引起的衰减：
R 2Z 0
R是每单位长度的串联电阻，在足够高的频率时，R主 要是由于趋肤效应引起的。为了减小R，要加大内部导体的
当RL=Rs 时可获得最大输出功率,此时为阻抗匹配状态。
第3章 匹配理论 如下图的交流电路中： 当负载阻抗ZL=RL+jXL与信号源阻抗ZS=RS+jXS共轭时，当 RS=RL 且jXS= - jXL时，即ZL=Z*s，负载能够获得最大的功率， 称作共轭匹配或广义阻抗匹配。
Zs
＋
Po N ZL
1 Cp 2f c X s XL Ls 2f c
Cs Lp
Ls
Cp
(a)
(b)
图3-7 Rs＞RL的L型匹配电路 (a) Cp-Ls低通式L型; (b) Lp-Cs高通式L型
第3章 匹配理论 (2) Lp-Cs高通式:
1 Cs 2f c X L Xs Lp 2f c
L G
（3-8）
2 2
三支节匹配
1.引言1.1为什么要进行阻抗匹配？在微波电路的实际应用中，一个关心得比较多的问题就是匹配。
阻抗匹配的基本思想是通过将阻抗匹配网络放在负载和传输线之间。
通常设计成向匹配网络看去阻抗是Z0。
虽然在匹配网络和负载之间有多次反射，但是在匹配网络左侧传输线上的反射被消除了。
阻抗匹配的必要性：●当负载与传输线匹配时（假定信号源是匹配的），可传送最大功率，并且在馈线上功率损耗最小。
●对阻抗匹配灵敏的接收机部件（如天线，低噪声放大器等）可改进系统的信噪比。
●在功率分配网络中（诸如天线阵馈电网络），阻抗匹配可降低振幅和相位误差。
1.2 实现阻抗匹配的方法单支节：这种方法在针对某一特定环境下的阻抗匹配问题时结构十分简单和易行，为工程的实施提供了很大的便利性。
而且这种方法不受负载的限制，可以应用于任意负载，但是需要改变负载和短截线之间的长度。
但是，单枝节匹配虽然结构简单并且所有的情况下都能做到匹配，但是每一种匹配都只能对特定的一种情况有效，且带宽很窄。
由于单支节匹配自身的限制，在不同的微带线环境下，要求支节到负载的距离是不同的。
如果要解决这个问题有两个可行方案。
一是改变支节的位置；二是改变主微带线的长度。
这两种方案在实际的应用中都有可能会造成极大的麻烦。
我们希望得到的是支节位置固定前提下的解决方案。
因此提出了双支节阻抗匹配的方法。
双支节：使用两个在固定位置的双调谐短截线组成的双短截线调谐器。
并联双枝节匹配在实际应用中是用得很多的，它具有可调性，在针对不同负载的应用环境下，只需要改变两个支节的长度就可以实现对于负载的匹配。
两个支节之间的距离也可以根据需要设定为一个确定的值。
如果两支节间距已经固定，我们也完全可以按照要求实现阻抗匹配。
尽管设计过程相对单支节稍显复杂，但应用起来十分地方便。
但并联双枝节匹配却存在一定的局限性，存在着匹配的盲区，并没有办法匹配任意负载。
对于不同的支节间距，在Smith圆图上存在各自的盲区，导致无法进行双支节匹配。
第九讲 微带匹配电路_双枝节匹配电路
微波技术与天线-第三章匹配理论
3.4、微带型匹配电路
l1对应的等 反射系数 圆
并联ls2沿 匹配圆移 动
在匹配 圆上
并联ls1沿 等G圆移 动
l2对应的等 反射系数 圆
在辅助 圆上
微波技术与天线-第三章匹配理论
3.4、微带型匹配电路
l1 l2
1、作辅助圆 2、负载点顺时针转l1到D点 3、过D作等G圆交辅助圆于C点 4、短路线1的电纳=C点电纳-D
微波技术与天线-第三章匹配理论
3.4、微带型匹配电路
微波技术与天线-第三章匹配理论
3.4、微带型匹配电路
微波技术与天线-第三章匹配理论
3.4、微带型匹配电路
微波技术与天线-第三章匹配理论
3.4、微带型匹配电路
微波技术与天线-第三章匹配理论
3.4、微带型匹配电路
微波技术与天线-第三章匹配理论
3.4、微带型匹配电路
3.4.4双枝节匹配电路
单枝节匹配电路可以实现任意输入阻抗与实部不为零的负载阻抗的匹配。 主要缺点是对可调型匹配器带来困难，解决方法是再接入一段并联短截 线来实现，这就是双枝节匹配电路。
微波技术与天线-第三章匹配理论
3.4、微带型匹配电路
匹配圆
辅助圆Hale Waihona Puke 匹配圆： 经过匹配点的等G圆
3.4、微带型匹配电路
微波技术与天线-第三章匹配理论
3.4、微带型匹配电路
微波技术与天线-第三章匹配理论
3.4、微带型匹配电路
微波技术与天线-第三章匹配理论
3.4、微带型匹配电路
微波技术与天线-第三章匹配理论
点电纳 5、短路线1的电长度=从短路点
单节微带线实现复阻抗匹配的理论设计
单节微带线实现复阻抗匹配的理论设计SUBSCRIBE to US学个Antenna是以天线仿真和调试为主，理论原理为辅的干货天线技术专栏，包括天线入门知识以及各类天线的原理简介、仿真软件建模、设计、调试过程及思路。
如有想看到的内容或技术问题，可以点击“阅读原文”给我们留言。
摘要：在微波电路的仿真设计中，常常需要进行阻抗匹配，其中最常见的就是LC电路匹配和宽带巴伦匹配。
本节推文介绍如何利用简单的微带线进行窄带的复阻抗匹配并利用HFSS软件进行理论验证。
0 1阻抗匹配简介详解阻抗匹配和等反射系数圆及天线设计中的负载牵引一文中对阻抗匹配进行了简单的介绍。
对于天线设计而言，常常遇到天线端的输入阻抗与标准阻抗失配且难以通过调整天线尺寸和形状来改善。
这种情况可以采用插入匹配网络的方式，例如集总参数结构的匹配电路和分布参数结构的巴伦等，来改善其端口反射系数。
例如常见的侧馈型微带贴片天线，其采用了1/4波长的微带线作为匹配枝节，将天线端与50欧微带线进行了一个窄带匹配。
在学个Antenna：手机天线之宽带匹配原理一文中，作者也介绍了一款理解和学习阻抗匹配的Smith圆图软件并演示了如何用该软件进行集总参数元件的匹配以及微带线匹配。
除此之外，还给出了一个利用并联的匹配电路进行带宽拓展的实例。
优化匹配前后对比在上述推文第一节的末尾，也抛出了一节微带线实现复阻抗负载的匹配，而非串并的匹配电路形式。
下一节将就这一点深入讲解其背后的理论设计。
0 2单节微带线实现复阻抗匹配大家所熟知的1/4波长微带线匹配枝节仅适用于匹配纯阻抗负载，对于复阻抗负载，若需要将其匹配至，除了像下图8种形式（①先串L 再并L，②先串L再并C，③先串C再并L，④先串C再并C，⑤先并L再串L；⑥先并L再串C，⑦先并C再串L，⑧先并C再串C）外，还可能存在一段长度为，特性阻抗为的传输线，使得负载匹配至。
下面进行简单的推导验证，假设对于任意负载，若存在一段长度为，特性阻抗为的传输线，使得负载能够匹配到(匹配点)，则有下面公式成立：带入并进行分类整理后可得：然后根据方程两边的实部和虚部分别相等就可以得出下面2个方程：然后通过方程②可得含待求变量的：将的求解结果带入①式，即可求得：不过需要注意的是，需要在实数范围内有解，因此需要满足下面条件：对于，若要将其匹配至，可将下述条件带入公式计算：为了方便起见，这里将待求变量转换成电长度：同时考虑到正切函数的周期性，因此仅求解第一个周期内的结果：利用Smithchart软件进行简单验证如下：0 3HFSS软件仿真验证接下来采用介电常数3.66，厚度0.762mm的电介质作为匹配微带线的基板，并用电磁仿真软件HFSS进一步验证理论结果。
微带线匹配知识点优秀版
微带线匹配知识点优秀版微带短截线匹配1、短截线是短路线Z in (d)＝j •Z 0•tg (βd) ＝j •Z 0•tg (λπ2·d)Y in (d)＝－j •Y 0•[1/tg (βd)]＝－j •Y 0•[1/tg (λπ2·d)]所以Y in (8λ)＝－j •Y 0•[1/tg (λπ2·8λ)]＝－j •Y 0•1＝－j •Y 0Y in (83λ)＝－j •Y 0•[1/tg (λπ2·83λ)]＝－j •Y 0•(－1)＝j •Y 02、短截线是开路线：Z in (d)＝－j •Z 0•d tg β1＝－j •Z 0•)2(1d tg ⋅λπY in (d)＝j •Y 0•tg (βd)＝j •Y 0•tg (λπ2·d)所以Y in (8λ)＝j •Y 0•tg (λπ2·8λ)＝j •Y 0•1＝j •Y 0Y in (83λ)＝j •Y 0•tg (λπ2·83λ)]＝j •Y 0•(－1)＝－j •Y 0因此长度为8λ的短路线相当于长度为83λ开路线；长度为83λ的短路线相当于长度为8λ开路线。
3、非平衡短截线与平衡短截线为了使得并联短截线和串联传输线之间的传输影响最小，常常将并联短截线平衡分布于串联传输线的两边。
两段平衡短截线ST 1和ST 2并联后的总电纳必须等于一段非平衡短截线的电纳，所以每一段平衡短截线的电纳必须等于非平衡短截线电纳的一半。
设非平衡短截线的长度为l SA ，平衡短截线的长度为l SB 。
4.1当短截线为短路线时：Y in (l SA )＝－j •Y 0•[1/tg (βl SA )]＝－j •Y 0•[1/tg (λπ2·l SA )] Y in (l SB )＝－j •Y 0•[1/tg (βl SB )]＝－j •Y 0•[1/tg (λπ2·l SB )]因为Y in (l SA )＝2•Y in (l SB )，所以可得1/tg (λπ2·l SA )＝2/tg (λπ2·l SB )，即tg (λπ2·l SB )＝2 tg (λπ2·l SA )，因此)22(2λππλSASB l tg arctg l ⋅⋅=（1）当l SA < 2λ时，有)22(2λππλSASB l tgarctg l ⋅⋅=如：l SA ＝8λ时，)822(2λλππλ⋅⋅=tgarctg l SB )42(2ππλtgarctg ⋅=22arctg ⋅=πλλ（2）当l SA > 2λ时，有)]22([2λπππλSASB l tgarctg l ⋅+⋅=如：l SA ＝83λ时，)]8322([2λλπππλ⋅+⋅=tgarctg l SB )]432([2πππλtgarctg +⋅= )]2([2-+⋅=arctg ππλλ4.2当短截线为开路线时： Y in (l SA )＝j •Y 0•tg (βl SA )＝j •Y 0•tg (λπ2·l SA ) Y in (l SA )＝j •Y 0•tg (βl SA )＝j •Y 0•tg (λπ2·l SA )因为Y in (l SA )＝2•Y in (l SB )，所以可得tg (λπ2·l SA )＝2•tg (λπ2·l SB )，即tg (λπ2·l SB )＝21·tg (λπ2·l SA )，因此)221(2λππλSASB l tg arctg l ⋅⋅= （1）当l SA < 2λ时，有)221(2λππλSASB l tg arctg l ⋅⋅= 如：l SA ＝8λ时，)8221(2λλππλ⋅⋅=tg arctg l SB )421(2ππλtg arctg ⋅=)21(2arctg ⋅=πλλ（2）当l SA > 2λ时，有)]221([2λπππλSASB l tg arctg l ⋅+⋅= 如：l SA ＝83λ时，)]83221([2λλπππλ⋅+⋅=tg arctg l SB )]4321([2πππλtg arctg +⋅= )]21([2-+⋅=arctg ππλλ信息技术会考知识要点(flash)一、时间轴、帧、层、库的概念；动画源于图像，是多幅图像沿着时间坐标轴的重新排列。
北邮微波期中作业 单双支节匹配讲解
信息与通信工程学院微波期中作业实验报告班级：2012211116姓名：黄常凯学号：2012210456序号：05日期：15.06.10目录一、实验目的： (3)二、实验要求 (3)三、实验原理 (3)1、圆图绘制： (5)2、单支节并联匹配原理： (5)3、双支节并联匹配原理： (7)四、软件流程图 (8)五、使用说明 (10)六、演示流程截图 (11)七、心得体会 (13)八、参考文献 (13)九、部分代码（单双支节匹配部分） (14)2摘要本实验通过MATLAB软件绘制Smith圆图，并进行单、双支节匹配演示。
关键词：MATLAB Smith圆图单支节匹配双支节匹配一、实验目的：1、了解史密斯圆图的原理和作用；2、学会使用史密斯圆图分析问题；3、软件编程实现Smith圆图可视化解决传输线问题。
二、实验要求1、通过软件编程实时显示史密斯圆图以及归一化阻抗值；2、实时显示导纳圆图和归一化阻抗值；3、实现驻波系数，反射系数模和幅角的可视化计算；4、实现传输线输入阻抗的可视化计算；5、实现并联单支节匹配长度和支节位置的计算；6、实现并联双支节匹配长度的计算。
三、实验原理a:求反射系数的公式。
在ConvertZ2AbsL等函数中用到b：函数中用到。
，求反射系数的模，在[AbsLPh]3反射系数与驻波比的关系。
：c用到，用于求第一个直接匹配后的导y1‘y1旋转到求输入阻抗，在双支节匹配中，由纳。
：d。
K用于计算按钮中，求驻波比和：e的函数中用到。
和单支节匹配中用于解析法求distancelength时用到。
输入阻抗虚部不为04????1?d?l?d?l?arccos??minmin0?14π???f：主要用于绘制圆的函数，非常重要。
图绘制：、圆1抗一化阻，即可求得归特输入阻抗值和传输线的性阻抗给定Z~~~2?L jxjX?r?Z??R?绘出圆及根据算出来的R圆，等X。
则可以分别绘出等L Z o等反射圆。
微带渐变线匹配原理
微带渐变线匹配原理
微带渐变线是一种在微波电路中常用的传输线形式，它通常用
于微波集成电路和天线设计中。
微带渐变线的匹配原理涉及到微带
线的特性阻抗、传输特性以及渐变结构的设计原理。
首先，让我们从微带线的特性阻抗开始。
微带线是一种平面传
输线，它由导体覆盖在介质基板上形成，通常在板子的一面有一层
铜箔。
微带线的特性阻抗取决于其几何尺寸、介质常数和板子的厚度。
通过调整微带线的宽度和介质常数，可以实现所需的特性阻抗，从而实现匹配。
其次，微带渐变线的匹配原理还涉及到传输特性。
微带线的传
输特性包括传输损耗、相速度等。
通过设计渐变结构，可以实现信
号的逐渐匹配，从而减小信号的反射和传输损耗，提高整个电路的
性能。
此外，渐变结构的设计原理也是微带渐变线匹配的关键。
渐变
结构可以通过改变微带线的宽度、介质常数或者其他参数，使得信
号在传输过程中逐渐匹配到所需的阻抗。
这种渐变结构的设计需要
考虑到整个电路的特性阻抗变化、信号的传输特性以及匹配的精度
要求等因素。
综上所述，微带渐变线的匹配原理涉及到微带线的特性阻抗、传输特性以及渐变结构的设计原理。
通过合理设计微带渐变线的几何结构和介质参数，可以实现信号的有效匹配，提高微波电路的性能。
微带渐变线匹配原理
微带渐变线匹配原理
微带渐变线是一种常见的微波传输线，它具有渐变介电常数的特性，能够实现宽带和低损耗的传输。
微带渐变线的匹配原理涉及到电磁场的传输和阻抗匹配的问题。
首先，让我们从微带线的基本原理开始。
微带线是一种由导体覆盖在介质基板上的传输线。
在微带渐变线中，介质基板的介电常数会随着位置的变化而变化，这种渐变的介电常数使得微带渐变线能够实现宽带传输。
当电磁波在微带渐变线中传输时，由于介电常数的渐变，波的传播速度会发生变化，从而实现宽带传输。
其次，微带渐变线的匹配原理涉及到阻抗匹配的问题。
在微波电路中，阻抗匹配是非常重要的，能够有效地提高电路的性能。
微带渐变线能够实现阻抗匹配的原因在于其渐变的介电常数。
通过设计合适的渐变介电常数分布，可以使得微带渐变线的输入和输出阻抗得到匹配，从而减小信号的反射损耗，提高传输效率。
另外，微带渐变线的匹配原理还涉及到传输线的特性阻抗的变化。
在微带渐变线中，由于介电常数的渐变，传输线的特性阻抗会随着位置的变化而变化。
因此，设计合适的渐变介电常数分布可以
实现传输线特性阻抗的匹配，从而提高电路的性能。
综上所述，微带渐变线的匹配原理涉及到介电常数的渐变特性、阻抗匹配和传输线特性阻抗的变化等多个方面。
通过合理设计渐变
介电常数分布，可以实现宽带传输和阻抗匹配，从而提高微带渐变
线的性能。
微带双枝短截线
仿真结果
Port1作为信号的输入端口， Port2作为信号的输出端口， 那么S11表示的就是回波损耗， 即有多少能量被反射回源端 (Port1）。这个值越小越好， 一般S11<0.1,即一20dB。
S21表示插入损耗，这个值越 大越好，理想值是1，即0dB。 S21越大传输的效率越高,一 般S21>0.7，即-3dB。
S参数：S12为反向传输系数，也就是隔离。S21为正向传输系数，也就是增益。S11为输入反射系数，也就 是输入回波损耗，S22为输出反射系数，也就是输出回波损耗。 Port1作为信号的输入端口， Port2作为信号的输出端口，那么S11就是反射系数，即有多少能量被反射回源 端，这个值越小越好，一般建议S11< 0.1，即－20dB；S21表示插入损耗，也就是有多少能量被传输到目 的端了，这个值越大越好，理想值是1，即0dB，S21越大传输的效率越高，一般建议S21>0.7，即－3dB。
匹配电路的作用及原理
概念：匹配电路即阻抗匹配电路，是负载阻抗和信源内阻抗之间的特定配 合关系。信源阻抗和所连接的负载阻抗之间通过匹配电路实现某种关系达 到某种目的，例如在纯电阻电路中，当负载电阻等于激励源内阻时，则输 出功率为最大，这种工作状态称为匹配。
射频匹配电路目的：射频电路匹配就是1、使源阻抗ZS与负载阻抗ZL共轭。 2、使传输线输入阻抗Zin=特征阻抗Z0=负载阻抗ZL，这样会使通信系统 传输功率最大化，进而使SNR最大化。
设计目标
如上图的微带双枝短截线匹配电路的常规拓扑结构，假定传输 线长度为l1=λ/8，l2=l3=3λ/8,令所有传输线的特性阻抗均为 50Ohm,设计合适的短截线长度，使ZL =50+j * 50Ohm的负载 阻抗与Zin = 50Ohm的输人阻抗在频率1GHz时达到良好的匹配。
匹配理论及匹配网络PPT学习教案
j xL
z
A
zTC
j1.02
z
T
z
T
L xLZ0 6.09 nH C bC Z0 0.73pF
第18页/共36页
19
常规双元件匹配网络的设计
已知源阻抗ZS=(50+j25)Ω,负载阻抗 ZL=(25-j50)Ω,传输线的特性阻抗为Z0 =50Ω,工作频率f=2GHz.请利用Smith 圆图设计分立参数双元件匹配网络, 并给出所有可能的电路结构.
Cs
若Rs＞RL,
选择
Cp-Ls低通式或
L((2p1CL)-)spLCsp22高X-CfLfc1cs通X高Cs p式通-L电式s 路。低
Lp Cs
Xs
2通fc
1
2fc X
L
式
第12页/共36页
13
2. 输入阻抗和输出阻抗不 为纯电阻
如果输入阻抗和输出阻抗不是纯电阻,而 是复数 阻抗, 处理的 方法是 只考虑 电阻部 分,按照 上述方 法计算 L型匹 配电路 中的电 容和电 感值,再 扣除两 端的虚 数部分 ,就可 得到实 际的匹 配电路 参数。
步骤二：依据图3-8(a)所示的T型匹配电路,按下列公式
计算出Xs1、Xp1、 Xp2及Xs2。
Q2
R RL
1
R X
s1
Rsmall (Q 2 Q Rs
1)
（3-17）
X
p1
R Q
X
p2
R Q2
X p2 Q2 RL
第25页/共36页
（3-18）
26
步骤 Rs
三: 根 ＋ Us －
Z
L C
M
发射机输出匹配网络的输出阻抗ZM必 须等于天线阻抗ZA的共轭复数。
微带线
微带线适合制作微波集成电路的平面结构传输线。
与金属波导相比，其体积小、重量轻、使用频带宽、可靠性高和制造成本低等；但损耗稍大，功率容量小。
60年代前期，由于微波低损耗介质材料和微波半导体器件的发展，形成了微波集成电路，使微带线得到广泛应用，相继出现了各种类型的微带线。
一般用薄膜工艺制造。
介质基片选用介电常数高、微波损耗低的材料。
导体应具有导电率高、稳定性好、与基片的粘附性强等特点。
在手机电路中，一条特殊的印刷铜线即构成一个电感微带线，在一定条件下，我们又称其为微带线。
一般有两个方面的作用：一是它把高频信号能进行较有效地传输；二是与其他固体器件如电感、电容等构成一个匹配网络，使信号输出端与负载很好地匹配。
1.PCB的特性阻抗Z0与PCB设计中布局和走线方式密切相关。
影响PCB走线特性阻抗的因素主要有：铜线的宽度和厚度、介质的介电常数和厚度、焊盘的厚度、地线的路径、周边的走线等。
2.当印制线上传输的信号速度超过100MHz时，必须将印制线看成是带有寄生电容和电感的传输线，而且在高频下会有趋肤效应和电介质损耗，这些都会影响传输线的特征阻抗。
按照传输线的结构，可以将它分为微带线和带状线。
在PCB的特性阻抗设计中，微带线结构是最受欢迎的，因而得到最广泛的推广与应用。
最常使用的微带线结构有4种：表面微带线（surface microstrip）、嵌入式微带线（embedded microstri p）、带状线（stripline）、双带线（dual-stripline）。
3.微带线是位于接地层上由电介质隔开的印制导线，它是一根带状导(信号线)．与地平面之间用一种电介质隔离开。
印制导线的厚度、宽度、印制导线与地层的距离以及电介质的介电常数决定了微带线的特性阻抗。
如果线的厚度、宽度以及与地平面之间的距离是可控制的，则它的特性阻抗也是可以控制的。
单位长度微带线的传输延迟时间，仅仅取决于介电常数而与线的宽度或间隔无关微带线带状线是介于两个接地层之间的印制导线，它是一条置于两层导电平面之间的电介质中间的铜带线。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3.4、微带型匹配电路
利用欧拉公式得到
V d VL cos l jZ 0 sin l I L 1 I d j sin l VL cos l I L Z0
把d出看成端口1，负载处看成端口2，则写成矩阵的形式有：
3.微带拐90度角 若果是等宽度的线，45度切角，斜边为1.5W~1.8W之间；宽度不等90度拐角， 则切角的直边为各自宽度的0.565倍左右效果较好。
3.4.3单枝节匹配电路
先复习一下传输线的特殊情况。
微波技术与天线-第三章匹配理论
复习——终端开路/短路时传输线阻抗特性
（1）传输线终端开路时，输入阻抗为
两电路等效条件
X L Z 0 sin l BC l Y0tg 2 2
l
1
arcsin
XL Z0
微波技术与天线-第三章匹配理论
3.4、微带型匹配电路
T型网络的传输线方程为
1 1 B X V1 2 C L I1 jBC
等价条件
XL j 2 0.5BC X L V2 2 1 I2 1 BC X L 2
Z in jZ 0 cot l jZ 0 cot
当
n n 1 l 2 2 4
2 l
jX in
可用终端开路的传输线代替并联电容元件，在smith圆图上 顺时针转动。
1 l 8
a)
Zin jZ0
等价电容
微波技术与天线-第三章匹配理论
9
复习——终端开路/短路时传输线阻抗特性
b) 3 l 8 l 1 4
Zin jZ0 Zin 0
等价电感
c)
等价短路
（2）传输线终端短路时，输入阻抗为
Z in jZ 0 tan l jZ 0 tan
当
10
2 l
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
jX in
n n 1 l 2 2 4
可代替并联电感，在圆图上面逆时针转动。
微波技术与天线-第三章匹配理论
复习——终端开路/短路时传输线阻抗特性
1 l 8 3 l 8
a)
Zin jZ0 Zin jZ0 Zin
等价电感
b)
等价电容
c)
l
1 4
等价开路
11
微波技术与天线-第三章匹配理论
复习——终端开路/短路时传输线阻抗特性
12
微波技术与天线-第三章匹配理论
cos l V1 j 1 sin l I1 Z 0
jZ0 sin l V2 cos l I2
微波技术与天线-第三章匹配理论
3.4、微带型匹配电路
传输线的等效结构
微带线的等效电路图1 利用基尔霍夫定律可得：
微波技术与天线-第三章匹配理论
3.4、微带型匹配电路
VL Z 0 I L j L l VL Z 0 I L j L l V L l e e 2 2 VL Z 0 I L j L l VL Z 0 I L j L l I L l e e 2 2 VL Z 0 I L j d VL Z 0 I L j d V d e e 2 2 VL Z 0 I L j d VL Z 0 I L j d I d e e 2 2
微带线的等效电路图2
1 1 B X jX C L L V2 V1 2 I1 j 1 B 2 0.5B X 1 1 B X I 2 C C L C L 2 2
微波技术与天线-第三章匹配理论
3.4、微带型匹配电路
3.4、微带型匹配电路
13
微波技术与天线-第三章匹配理论
3.4、微带型匹配电路
lL
ls
lL
Z in
Z0L
ZL
Z0s
开路线 或短路线
Z in
ls Z0s
Z0L
开路线 或短路线
ZL
微波技术与天线-第三章匹配理论
3.4、微带型匹配电路
• 单枝节匹配电路——并联短截线
d
Y0
Y0
开路或短 路短截线
Y0
1 l Y z
BC Y0 sin l XL l Z 0tg 2 2
l
1
arcsin
BC Y0
微波技术与天线-第三章匹配理论
3.4、微带型匹配电路
1、对于高阻抗线（ Z0 80 ），如果传输线电长度短于0.125，则传输线可等效为 串联电感。 2、对于短低阻抗线，则可等效为并联电容。
3.4.2微带的非连续性
YL
基本思想： 选择长度d，使得距离 负载d处，输入导纳为 Y0＋jB的形式，实现实 部匹配；然后选择短截 线的长度l，使其输入 电纳为－jB，实现虚部 匹配，即达到匹配的条 件。
问题——求解短截线距离负载的距离d和短截线长度l。
15 微波技术与天线-第三章匹配理论
3.4、微带型匹配电路
• 单枝节匹配电路——串联短截线
1.微带开路 由于边缘效应，出现电容，可用一段理想开路等效。 实际的开路线比理想开路线短：
4 A 2W g 2 A l arc cot cot A 2W 2 g
其中A
2h
ln 2
微波技术与天线-第三章匹配理论
3.4、微带型匹配电路
2.微带间隙
d
Z0
Z0
ZL
Z0
开路或短 路短截线
l
Z
1 Y
基本思想： 选择长度d，使得距离 负载d处，输入阻抗为 Z0＋jX的形式；然后选 择短截线的长度l，使 其输入电抗为－jX，即 达到匹配的条件。
3.4、微带型匹配电路
3.4.1微带线构成的电感和电容
V z A1e j z A2 e j z 1 j z j z I z A e A e 1 2 Z0
VL Z 0 I L j L e 2 V Z 0 I L j L A2 L e 2 A1