第五章_阻抗匹配和调谐
阻抗匹配的原理
阻抗匹配概念阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态。
对于不同特性的电路，匹配条件是不一样的。
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，否则称为失配。
当激励源内阻抗和负载阻抗含有电抗成份时，为使负载得到最大功率，负载阻抗与内阻必须满足共扼关系，即电阻成份相等，电抗成份只数值相等而符号相反。
这种匹配条件称为共扼匹配。
阻抗匹配（Impedance matching）是微波电子学里的一部分，主要用于上，来达至所有高频的微波信号皆能传至负载点的目的，不会有信号反射回来源点，从而提升能源效益。
大体上，阻抗匹配有两种，一种是透过改变阻抗力（lumped-circuit matching），另一种则是调整传输线的波长（transmission line matching）。
要匹配一组线路，首先把负载点的阻抗值，除以传输线的特性阻抗值来归一化，然后把数值划在史密夫图表上。
右图中R为负载电阻，r为电源E的内阻，E为电压源。
由于r的存在，当R很大时，电路接近开路状态；而当R很少时接近短路状态。
显然负载在开路及短路状态都不能获得最大功率。
根据式:从上式可看出，当R=r时式中的式中分母中的(R-r)的值最小为0，此时负载所获取的功率最大。
所以，当负载电阻等于电源内阻时，负载将获得最大功率。
这就是电子电路阻抗匹配的基本原理。
改变阻抗力把电感与负载串联起来，即可增加或减少负载的阻抗值，在图表上的点会沿著代表实数电阻的圆圈走动。
如果把电容或电感接地，首先图表上的点会以图中心旋转180度，然后才沿电阻圈走动，再沿中心旋转180度。
重覆以上方法直至电阻值变成1，即可直接把阻抗力变为零完成匹配。
调整传输线由负载点至来源点加长传输线，在图表上的圆点会沿著图中心以逆时针方向走动，直至走到电阻值为1的圆圈上，即可加电容或电感把阻抗力调整为零，完成匹配阻抗匹配则传输功率大，对于一个电源来讲，单它的内阻等于负载时，输出功率最大，此时阻抗匹配。
关于阻抗匹配
关于阻抗匹配?阻抗匹配（Impedance matching）是微波电子学里的一部分，主要用于传输线上，来达至所有高频的微波信号皆能传至负载点的目的，几乎不会有信号反射回来源点，从而提升能源效益。
大体上，阻抗匹配有两种，一种是透过改变阻抗力（用于集中参数电路），另一种则是调整传输线的波长（用于传输线）。
要匹配一组线路，首先把负载点的阻抗值，除以传输线的特性阻抗值来归一化，然后把数值划在史密斯图上。
概述信号传输过程中负载阻抗和信源内阻抗之间的特定配合关系。
一件器材的输出阻抗和所连接的负载阻抗之间所应满足的某种关系，以免接上负载后对器材本身的工作状态产生明显的影响。
对电子设备互连来说，例如信号源连放大器，前级连后级，只要后一级的输入阻抗大于前一级的输出阻抗5-10倍以上，就可认为阻抗匹配良好;对于放大器连接音箱来说，电子管机应选用与其输出端标称阻抗相等或接近的音箱，而晶体管放大器则无此限制，可以接任何阻抗的音箱。
输入端阻抗匹配时，传输线获得最大功率;在输出端阻抗匹配的情况下，传输线上只有向终端行进的电压波和电流波，携带的能量全部为负载所吸收。
在阻抗失配的情况下，传输线上将同时存在-射波和应射波。
从传输的角度来说，总是竭力避免阻抗失配现象的出现，因为反射波的出现，意味着递送到传输线终端的功率不能全部为负载所吸收，降低了传输效率;在输送功率较高的情况下，电压或电流的波腹有可能损坏传输线的介质;而且传输线始端的输入阻抗随频率而变化，输送多频信号时，将因机、线阻抗难于匹配而出现失真。
阻抗匹配的程度常用电压反射系数来衡量。
匹配条件①负载阻抗等于信源内阻抗，即它们的模与辐角分别相等，这时在负载阻抗上可以得到无失真的电压传输。
②负载阻抗等于信源内阻抗的共轭值，即它们的模相等而辐角之和为零。
这时在负载阻抗上可以得到最大功率。
这种匹配条件称为共轭匹配。
如果信源内阻抗和负载阻抗均为纯阻性，则两种匹配条件是等同的。
阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态。
阻抗匹配
阻抗匹配是无线电技术中常见的一种工作状态，它反映了输人电路与输出电路之间的功率传输关系。
当电路实现阻抗匹配时，将获得最大的功率传输。
反之，当电路阻抗失配时，不但得不到最大的功率传输，还可能对电路产生损害。
阻抗匹配常见于各级放大电路之间、放大器与负载之间、测量仪器与被测电路之间、天线与接收机或发信机与天线之间，等等。
例如，扩音机的输出电路与扬声器之间必须做到阻抗匹配，不匹配时，扩音机的输出功率将不能全部送至扬声器。
如果扬声器的阻抗远小于扩音机的输出阻抗，扩音机就处于过载状态，其末级功率放大管很容易损坏。
反之，如果扬声器的阻抗高于扩音机的输出阻抗过多，会引起输出电压升高，同样不利于扩，音机的工作，声音还会产生失真。
因此扩音机电路的输出阻抗与扬声器的阻抗越接近越好。
又例如，无线电发信机的输出阻抗与馈线的阻抗、馈线与天线的阻抗也应达到一致。
如果阻抗值不一致，发信机输出的高频能量将不能全部由天线发射出去。
这部分没有发射出去的能量会反射回来，产生驻波，严重时会引起馈线的绝缘层及发信机末级功放管的损坏。
为了使信号和能量有效地传输，必须使电路工作在阻抗匹配状态，即信号源或功率源的内阻等于电路的输人阻抗，电路的输出阻抗等于负载的阻抗。
在一般的输人、输出电路中常含有电阻、电容和电感元件，由它们所组成的电路称为电抗电路，其中只含有电阻的电路称为纯电阻电路。
下面对纯电阻电路和电抗电路的阻抗匹配问题分别进行简要的分析。
阻抗匹配的基本原理：1．纯电阻电路在中学物理电学中曾讲述这样一个问题：把一个电阻为R的用电器，接在一个电动势为E、内阻为r的电池组上，在什么条件下电源输出的功率最大呢？当外电阻等于内电阻时，电源对外电路输出的功率最大，这就是纯电阻电路的功率匹配。
假如换成交流电路，同样也必须满足R=r这个条件电路才能匹配。
2．电抗电路电抗电路要比纯电阻电路复杂，电路中除了电阻外还有电容和电感。
元件，并工作于低频或高频交流电路。
阻抗匹配
信号传输过程中负载阻抗和信源内阻抗之间的特定配合关系。
一件器材的输出阻抗和所连接的负载阻抗之间所应满足的某种关系，以免接上负载后对器材本身的工作状态产生明显的影响。
对电子设备互连来说，例如信号源连放大器，前级连后级，只要后一级的输入阻抗大于前一级的输出阻抗5-10倍以上，就可认为阻抗匹配良好；对于放大器连接音箱来说，电子管机应选用与其输出端标称阻抗相等或接近的音箱，而晶体管放大器则无此限制，可以接任何阻抗的音箱。
匹配条件①负载阻抗等于信源内阻抗，即它们的模与辐角分别相等，这时在负载阻抗上可以得到无失真的电压传输。
②负载阻抗等于信源内阻抗的共轭值，即它们的模相等而辐角之和为零。
这时在负载阻抗上可以得到最大功率。
这种匹配条件称为共轭匹配。
如果信源内阻抗和负载阻抗均为纯阻性，则两种匹配条件是等同的。
阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态。
对于不同特性的电路，匹配条件是不一样的。
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，否则称为失配。
当激励源内阻抗和负载阻抗含有电抗成份时，为使负载得到最大功率，负载阻抗与内阻必须满足共扼关系，即电阻成份相等，电抗成份绝对值相等而符号相反。
这种匹配条件称为共扼匹配。
阻抗匹配（Impedance matching）是微波电子学里的一部分，主要用于传输线上，来达至所有高频的微波信号皆能传至负载点的目的，不会有信号反射回来源点，从而提升能源效益。
史密夫图表上。
电容或电感与负载串联起来，即可增加或减少负载的阻抗值，在图表上的点会沿著代表实数电阻的圆圈走动。
如果把电容或电感接地，首先图表上的点会以图中心旋转180度，然后才沿电阻圈走动，再沿中心旋转180度。
重覆以上方法直至电阻值变成1，即可直接把阻抗力变为零完成匹配。
共轭匹配在信号源给定的情况下，输出功率取决于负载电阻与信号源内阻之比K，当两者相等，即K=1时，输出功率最大。
微波工程-第5章阻抗匹配和调谐
微波工程基础 第五章 阻抗匹配和调谐
阻抗匹配的基本思想
——传输线理论的典型应用
微波工程基础
匹配网络
负载
第五章
阻抗匹配和调谐
* 理想的匹配网络是无耗的。 * 最常见的匹配网络是将负载变换成传输线的特征阻抗——行波匹配 * 除了行波匹配外，常用的还有共轭匹配，最佳噪声匹配…… * 只要负载阻抗的实部不为零，就能找到各种各样匹配网络。
t tan l
1 t G Y
2
L 0
2 2 GL t
t
B2
Y0
1 t G Y
2
L 0
2 2 GL t G LY0
GLt
间距为λ/4
双支节匹配器的禁用区（盲区）
开路线 的长度 短路线 的长度
lo1
B 1 arctan 1 2 Y0
L节匹配网络的圆图解——精确?
RL Z 0
X 0 B0 X 0
或
1 1 jx
B0
Z1 Y1
y1 yL z1
1 jx
或
Y1 Z1
B 0
1 1 jx
X 0
z1 zL
y1
1 jx
B 0
X 0
zL y1 z1
导纳圆
阻抗圆
阻抗圆
z1
例题5.5——四分之一波长变换器的带宽
微波工程基础 第五章 阻抗匹配和调谐
微波工程基础 第五章 阻抗匹配和调谐
5.5 小反射理论
单节变换器
阻抗匹配曲线
阻抗匹配曲线1. 阻抗匹配的概念阻抗匹配是指发送器和接收器之间的阻抗相匹配，以便信号能够有效地从发送器传输到接收器。
在互联网通信中，发送器一般具有固定输出阻抗，而接收器具有固定输入阻抗。
阻抗匹配的目的是消除信号的反射和衰减，确保信号的最大传输效率。
2. 阻抗匹配曲线的作用阻抗匹配曲线是通过绘制阻抗与频率的关系图来描述阻抗匹配的情况。
曲线的形状可以告诉我们在不同频率下阻抗的变化情况。
通过分析阻抗匹配曲线，我们可以确定最佳的匹配条件，并了解在不同频率下阻抗匹配的性能。
3. 阻抗匹配曲线的测量方法测量阻抗匹配曲线通常需要使用特定的设备，如网络分析仪。
这种仪器可以测量发送器和接收器之间的阻抗，并绘制出阻抗匹配曲线。
通过分析曲线的形状和特征，我们可以判断阻抗匹配的质量，并进行相应的优化调整。
4. 阻抗匹配的优化方法为了实现良好的阻抗匹配，可以采取一些优化方法。
首先，可以通过调整发送器和接收器的阻抗来实现匹配。
其次，在设计和布局电路板时，可以注意信号线的长度和走向，减小反射和干扰。
此外，使用合适的传输线和连接器也是优化阻抗匹配的重要因素。
5. 阻抗匹配曲线的应用阻抗匹配曲线广泛应用于各种互联网通信系统中，例如无线通信、光纤通信和以太网等。
通过分析和优化阻抗匹配曲线，可以提高信号的传输质量和通信系统的性能。
同时，阻抗匹配曲线也可以帮助工程师识别信号反射、干扰等问题，并进行相应的故障排查和维修。
总结：阻抗匹配曲线是互联网技术中重要的概念，描述了发送器和接收器之间阻抗的变化情况。
通过对阻抗匹配曲线的分析和优化，可以提高通信系统的性能和信号的传输质量。
阻抗匹配曲线的应用广泛，对于各种互联网通信系统都具有重要意义。
实验5 阻抗匹配
实验五 阻抗调配一、实验目的和要求微波测量（传输）系统中，经常引入不同形式的不连续性，以构成元件或达到匹配的目的。
前面实验中已对E-H 面阻抗调配器和晶体检波器进行了描述和实验。
本实验要求熟悉单分支阻抗匹配器的工作原理。
掌握利用单螺钉阻抗调配器调匹配的方法。
二、实验内容利用波导单螺钉阻抗调配器对原来未达到匹配状态（短路）的负载阻抗进行调匹配（使驻波比达到ρ＜1.05时，即可认为基本上达到了匹配状态）。
三、实验原理1．阻抗匹配的基本概念1.1阻抗匹配的定义对均匀无耗长线，当沿线电压反射系数等于零（г＝0）时，即处于阻抗匹配状态。
1.2满足阻抗匹配状态的几个等价条件 归一化负载阻抗等于1（1~＝L Z ）⇔ 归一化负载导纳等于1（1~＝L Y ）⇔ 沿线输入阻抗处处等于特性阻抗 ⇔ 沿线驻波比等于1（ρ＝1）。
1.3阻抗匹配的物理特征当系统处于阻抗匹配状态时，信号源馈入传输线的功率无反射，全部被负载吸收，信号的传输效率达到100％（是微波传输的理想状态）。
2．波导单螺钉阻抗调配器的工作原理和结构2.1单螺钉调配器当一销钉从波导宽壁插入但并不对穿时，销钉中将有电流流过，销钉端部将集中一些电荷，因而将在波导中引入一定的电纳，其电纳性质与其插入波导深度h 有关。
当4/λ<h 时，在端部集中的电荷是主要的，因而电纳为容性；随着销钉插入深度h 变大，其磁场能迅速增加，当4/λ＝h 时，销钉附近的电、磁能平衡，销钉的电纳性质消失，这时可等效为一电容、电感串联谐振回路，波导被短路；当4/λ>h 时，这时通过销钉的电流的作用是主要的，因而电纳为感性。
销钉越粗容纳越大，电感量越小。
它常用来构成阻抗调配器，因而销钉常做成螺钉，便于调节。
为了避免螺钉插入深度过深，造成元件功率容量降低或短路，一般限制4/λ<h 。
图九 给出了单螺钉调配器的示意图（图ａ）及原理图（图ｂ）。
螺钉调配器的原理与支节匹配的原理是相同的。
阻抗匹配和调谐
14
§5.1 分立元件匹配网络
例题 已知带宽放大器需要一个 π形网络，要求该网络将 Z L = (10 − j10)Ω 的负载阻抗变换成 Z in = (20 + j40)Ω 的输入阻抗，匹配网络具有最 小的节点品质因数，且匹配频率点为 f 0 = 2.4 GHz ，计算匹配 网络的各个元件值。 解：由于负载阻抗和输入阻抗 都是固定的，因此待求匹配网 络的品质因数不可能低于Z L 和 Z in 点所对应的最小 Qn 值。又因 为Qn 的最小值可根据输入阻抗点 Q 确定： n = X in / Rin = 40 / 20 = 2 。 右图给出了在Qn = 2 条件下采用 Smith圆图设计 π 形匹配网络的 情况。
具有最小 Qn 值的 π 形匹配网络设计
15
§5.1 分立元件匹配网络
在设计过程中，我们采用了与上一个例题相似的方法。 首先，在Smith圆图中画出等电导圆 g = giw 并找到该圆与等值 线Qn = 2的交点，将该点记为B点。然后找到等电导圆 g = g L与 过B点的等电阻圆的交点，并记为A点。将Smith圆图中的相 应点变换成实际的电容和电感就可以解出所求网络元件。电路 结构如下图所示：
由传输线和电容构成的匹配网络
18
分布参数匹配网络设计
§5.2 微带线匹配网络
5.2.2 单节短截线匹配网络 完全取消所有分立元件来实现电路网络匹配的情况，有两 种拓扑结构：一种是负载与短截线并联后再与一段传输线相连 如下图(a)所示；另一种是负载与串联传输线相连后再与一段短 截线并联，如下图(b)所示。
2 T 2 T
(
)
（5）
1 RA (1 − BC X T ) XL = − − XA BC BC X T
理解电子电路中的阻抗匹配原理
理解电子电路中的阻抗匹配原理阻抗匹配是电子电路设计中的重要原理，它可以帮助我们更有效地传输信号和提高系统性能。
阻抗匹配的概念是指在电路中调整各个部分的阻抗，使其能够与其他部分相互匹配，从而实现最佳的信号传输效果。
在电子电路中，阻抗是指交流信号对电路元件的阻碍程度。
阻抗包括电阻、电感和电容，通常用复数表示。
而阻抗匹配的目的是消除信号反射和损耗，保持信号的完整性和稳定性。
一般来说，当两个电路元件或系统之间的阻抗不匹配时，会产生信号反射和损耗。
这会导致信号衰减、波形失真、功耗增加，甚至影响整个电路的工作稳定性。
因此，在设计电子电路时，我们需要通过阻抗匹配来优化电路的性能。
阻抗匹配原理适用于各种电子电路和系统，比如天线和射频放大器之间的匹配、音频信号输入和输出之间的匹配等。
下面以音频信号输入和输出之间的阻抗匹配为例，详细解释阻抗匹配的原理和方法。
音频信号通常以低阻抗的形式存在于音源中，比如话筒或音乐播放器。
然而，放大器输入端一般需要高阻抗输入才能正确接收信号并放大。
所以在音频信号的输入和输出之间进行阻抗匹配就显得非常重要。
要实现阻抗匹配，需要使用阻抗匹配网络或变压器。
阻抗匹配网络包括电阻、电容和电感等元件的组合，通过调整元件的数值和连接方式，可以有效地匹配输入和输出之间的阻抗。
其中，变压器是一种常用的阻抗匹配元件，可以实现阻抗的转换和匹配。
通过变压器的比例关系，可以将低阻抗的输入信号转换为高阻抗的信号，从而与放大器输入端匹配。
同时，变压器还可以有效阻止信号反射和损耗，提高整个系统的效率。
除了变压器，还可以使用阻抗转换器来实现阻抗匹配。
阻抗转换器是一种将输入阻抗与输出阻抗匹配的电路，可以通过调整电路参数来满足匹配要求。
常见的阻抗转换器包括共栅电路、共基电路和共集电路等。
总之，阻抗匹配原理在电子电路设计中起着至关重要的作用。
通过匹配输入和输出之间的阻抗，可以避免信号反射和损耗，提高系统性能和稳定性。
阻抗匹配可以通过阻抗匹配网络、变压器或阻抗转换器等方法实现。
阻抗匹配
阻抗匹配在高频设计中是一个常用的概念，这篇文章对这个“阻抗匹配”进行了比较好的解析。
回答了什么是阻抗匹配。
阻抗匹配（Impedance matching）是微波电子学里的一部分，主要用于传输线上，来达至所有高频的微波信号皆能传至负载点的目的，不会有信号反射回来源点，从而提升能源效益。
大体上，阻抗匹配有两种，一种是透过改变阻抗力（lumped-circuit matching），另一种则是调整传输线的波长（transmission line matching）。
要匹配一组线路，首先把负载点的阻抗值，除以传输线的特性阻抗值来归一化，然后把数值划在史密夫图表上。
改变阻抗力把电容或电感与负载串联起来，即可增加或减少负载的阻抗值，在图表上的点会沿著代表实数电阻的圆圈走动。
如果把电容或电感接地，首先图表上的点会以图中心旋转180度，然后才沿电阻圈走动，再沿中心旋转180度。
重覆以上方法直至电阻值变成1，即可直接把阻抗力变为零完成匹配。
[编辑]调整传输线由负载点至来源点加长传输线，在图表上的圆点会沿著图中心以逆时针方向走动，直至走到电阻值为1的圆圈上，即可加电容或电感把阻抗力调整为零，完成匹配阻抗匹配则传输功率大，对于一个电源来讲，单它的内阻等于负载时，输出功率最大，此时阻抗匹配。
最大功率传输定理，如果是高频的话，就是无反射波。
对于普通的宽频放大器，输出阻抗50Ω，功率传输电路中需要考虑阻抗匹配，可是如果信号波长远远大于电缆长度，即缆长可以忽略的话，就无须考虑阻抗匹配了。
阻抗匹配是指在能量传输时,要求负载阻抗要和传输线的特征阻抗相等,此时的传输不会产生反射,这表明所有能量都被负载吸收了.反之则在传输中有能量损失。
高速PCB布线时，为了防止信号的反射，要求是线路的阻抗为50欧姆。
这是个大约的数字,一般规定同轴电缆基带50欧姆,频带75欧姆,对绞线则为100欧姆,只是取个整而已,为了匹配方便.阻抗从字面上看就与电阻不一样，其中只有一个阻字是相同的，而另一个抗字呢？简单地说，阻抗就是电阻加电抗，所以才叫阻抗；周延一点地说，阻抗就是电阻、电容抗及电感抗在向量上的和。
阻抗匹配
阻抗匹配（Impedancematching）是微波电子学里的一部分，主要用于传输线上，来达至所有高频的微波信号皆能传至负载点的目的，不会有信号反射回来源点，从而提升能源效益。
大体上，阻抗匹配有两种，一种是透过改变阻抗力（lumped-circuitmatching），另一种则是调整传输线的波长（transmissionlinematching）。
要匹配一组线路，首先把负载点的阻抗值，除以传输线的特性阻抗值来回一化，然后把数值划在史密夫图表上。
改变阻抗力把电容或电感与负载串联起来，即可增加或减少负载的阻抗值，在图表上的点会沿著代表实数电阻的圆圈走动。
假如把电容或电感接地，首先图表上的点会以图中心旋转180度，然后才沿电阻圈走动，再沿中心旋转180度。
重覆以上方法直至电阻值变成1，即可直接把阻抗力变为零完成匹配。
文档收集自网络，仅用于个人学习调整传输线由负载点至来源点加长传输线，在图表上的圆点会沿著图中心以逆时针方向走动，直至走到电阻值为1的圆圈上，即可加电容或电感把阻抗力调整为零，完成匹配文档收集自网络，仅用于个人学习阻抗匹配则传输功率大，对于一个电源来讲，单它的内阻即是负载时，输出功率最大，此时阻抗匹配。
最大功率传输定理，假如是高频的话，就是无反射波。
对于普通的宽频放大器，输出阻抗50Ω，功率传输电路中需要考虑阻抗匹配，可是假如信号波长远远大于电缆长度，即缆长可以忽略的话，就无须考虑阻抗匹配了。
阻抗匹配是指在能量传输时,要求负载阻抗要和传输线的特征阻抗相等,此时的传输不会产生反射,这表明所有能量都被负载吸收了.反之则在传输中有能量损失。
高速PCB布线时，为了防止信号的反射，要求是线路的阻抗为50欧姆。
这是个大约的数字,一般规定同轴电缆基带50欧姆,频带75欧姆,对绞线则为100欧姆,只是取个整而已,为了匹配方便.文档收集自网络，仅用于个人学习阻抗从字面上看就与电阻不一样，其中只有一个阻字是相同的，而另一个抗字呢？简单地说，阻抗就是电阻加电抗，所以才叫阻抗；周延一点地说，阻抗就是电阻、电容抗及电感抗在向量上的和。
阻抗匹配
什么是阻抗匹配？为什么要阻抗匹配？什么是阻抗？具有电阻、电感和电容的电路里，对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。
阻抗常用Z表示。
阻抗由电阻、感抗和容抗三者组成，但不是三者简单相加。
如果三者是串联的，又知道交流电的频率f、电阻R、电感L和电容C，那么串联电路的阻抗阻抗的单位是欧。
对于一个具体电路，阻抗不是不变的，而是随着频率变化而变化。
在电阻、电感和电容串联电路中，电路的阻抗一般来说比电阻大。
也就是阻抗减小到最小值。
在电感和电容并联电路中，谐振的时候阻抗增加到最大值，这和串联电路相反。
阻抗匹配在高频设计中是一个常用的概念，这篇文章对这个“阻抗匹配”进行了比较好的解析。
回答了什么是阻抗匹配。
阻抗匹配（Impedance matching）是微波电子学里的一部分，主要用于传输线上，来达至所有高频的微波信号皆能传至负载点的目的，不会有信号反射回来源点，从而提升能源效益。
大体上，阻抗匹配有两种：一种是透过改变阻抗力（lumped-circuit matching），另一种则是调整传输线的波长（transmission line matching）。
要匹配一组线路，首先把负载点的阻抗值，除以传输线的特性阻抗值来归一化，然后把数值划在史密夫图表上。
改变阻抗力把电容或电感与负载串联起来，即可增加或减少负载的阻抗值，在图表上的点会沿著代表实数电阻的圆圈走动。
如果把电容或电感接地，首先图表上的点会以图中心旋转180度，然后才沿电阻圈走动，再沿中心旋转180度。
重覆以上方法直至电阻值变成1，即可直接把阻抗力变为零完成匹配。
调整传输线由负载点至来源点加长传输线，在图表上的圆点会沿著图中心以逆时针方向走动，直至走到电阻值为1的圆圈上，即可加电容或电感把阻抗力调整为零，完成匹配。
阻抗匹配则传输功率大，对于一个电源来讲，单它的内阻等于负载时，输出功率最大，此时阻抗匹配。
最大功率传输定理，如果是高频的话，就是无反射波。
对于普通的宽频放大器，输出阻抗50Ω，功率传输电路中需要考虑阻抗匹配，可是如果信号波长远远大于电缆长度，即缆长可以忽略的话，就无须考虑阻抗匹配了。
微波技术基础-阻抗匹配与调谐(1)-1
——电阻圆
——电抗圆
——阻抗-导纳反演关系
哪个参数(电阻/电抗/反射系数幅度) 不变，即沿着哪个圆旋转
有并联情况时利用导纳较方便
北京邮电大学——《微波技术基础》
21
用集总元件匹配——圆图解法
[例] f＝500MHz，用一个L节匹配网络，使ZL＝200－j100Ω的 RC串联负载匹配与100 Ω传输线匹配。
归一化的B：b=0.3
+ j1.2 − j0.7
zL
D
D → 沿电阻圆旋转——jX为 纯电抗，附加一个电抗 时，电阻部分保持不变 归一化的X：x=1.2
——旋转距离较短，数值较小的一组解
北京邮电大学——《微波技术基础》
25
用集总元件匹配——圆图解法
¾ Smith圆图解法 jB的导纳
电容 2π fC = b = 0.3
北京邮电大学——《微波技术基础》
7
Smith圆图概述
匹配点
北京邮电大学——《微波技术基础》
8
本章概述
¾阻抗匹配（调谐）的意义
当负载与传输线匹配时（假定信号源已经匹配），可将最 大功率传给负载，并且在馈线上损耗最小。
一些接收机部件（如天线、低噪声放大器等）对阻抗匹配 比较敏感，可以改善这些部件性能，提高系统信噪比。
微波技术基础
北京邮电大学无线电与电磁兼容实验室 刘凯明 副教授
（明光楼718室，62281300） kmliu@ 2011
第5章 阻抗匹配与调谐
§ 5.1 用集总元件匹配（L网络） § 5.2 单短截线调谐 § 5.3 双短截线调谐 § 5.4 四分之一波长变换器 § 5.5 小反射理论 § 5.6 二项式多节匹配变换器 § 5.7 切比雪夫多节匹配变换器 § 5.8 渐变传输线
微波技术基础-阻抗匹配与调谐(1)-2
d
d
Y0
jB2
Y0
jB1
YL
l2
l1
逆时针旋 转后的 1+jx圆
第1步：归一化、定位 z L 第2步：反演关系找 yL 匹配点 第3步：为确定负载与第 一根短截线并联后导纳， 将1+jx圆逆时针旋转 d l zL 第4步：过 yL 的电阻圆与 旋转后的1+jx圆两个交 点，确定了第一根并联短 1+jx圆 截线归一化输入电纳值。 b1 (b′)1 :第一根短截线输入电纳 6 北京邮电大学——《微波技术基础》
逆时针旋 转λ/8
yL b1′ ′ y1
⎧l1 = 0.482λ ⎧b1 = 1.314 ⎨ ⎨ ⎩b1′ = −0.114 ⎩l1′ = 0.146λ
导纳！
导纳！
b2
y2
⎧ y2 =1- j3.38 ⎧b2 = 3.38 ⎨ ⎨ ′ ′ ⎩ y2 =1+ j1.38 ⎩b2 = −1.38
⎧l2 = 0.350λ ⎨ ′ ⎩l2 = 0.204λ
双短截线调谐
[例]设计并联双短截线调谐器
北京邮电大学——《微波技术基础》
14
双短截线调谐
[例]设计并联双短截线调谐器 ——求解d
逆时针旋转3λ/8的1+jx圆
北京邮电大学——《微波技术基础》
15
双短截线调谐
[例]设计并联双短截线调谐器
(电阻圆)
另一组解
北京邮电大学——《微波技术基础》
16
双短截线调谐
1+jb圆
b2
zL
y2
′ b2 (b2 ):第二根短截线输入电纳
第7步：根据电纳值确定短截线长度 7 北京邮电大学——《微波技术基础》
- 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)。
Microwave Technique
0.5 0.2
Microwave Technique
1.2
例题5.1 L节阻抗匹配（重点掌握）
l2 0.353
Microwave Technique
0.147
Microwave Technique
0.353
Analytic Solutions
求d & l
负载阻抗
Z L
1 Y
R jX
L
L
L
离负载d 位置处之阻抗
(R jX ) jZ t
ZZ L
L
0
0 Z j(R jX )t
0
L
Z
1.
z L 0.3 j0.2 LZ
10
1
2.
y Lz
2.3 j1.534
0.3 j0.2
L
作图:绘一同心圆 读数:1800 0.284
3. 同心圆交 1+jx 圆于两点
y ,y 12
读数分別为 0.328 及 0.171
d 0.328 0.284 0.044 1
d (0.5 0.284) 0.171 0.387 2
图(a)
Z R jX
L
L
L
1
Z jX
0
jB 1 (R jX )
L
L
B(XR X Z ) R Z
L
L0
L
0
X(1 BX ) BZ R X
L
0L
L
R Z
L
0
两组(B,X)
Microwave Technique
X R Z R2 X2 Z R
B L
L
0
L
L
0L
R2 X2
L
L
1 XZ Z
，
SWR circle ， 读数 : 0.208
0
2.
交 1+jx 圆于
z ,z 两点， 12
读数:
0.328,
0.172
d 0.328 0.208 0.120 1
d2 (0.5 0.208) 0.172 0.463
z 1
1 j1.33，
z 1 j1.33 2
3. Stub : 电抗reactance
L
t tan d
导纳（Admittance）
Y G jB 1 Z
R (1 t2 )
G
L
R2 (X Z t)2
L
L
0
R2 t (Z X t)(X Z t)
B L
0
L
L
0
Z [R2 (X Z t)2 ]
0
L
L
0
此时
1 G Y0 Z0
d
Microwave Technique
Z0 (RL
1.2 100
L 2 500106 38.8nH
(b) b Z0 0.7
L
L Z0 0.7 2f
100 0.7 2 500106
46.1nH
1 1.2
CZ 0
1
C
2.61 pF
2f Z0 1.2
Microwave Technique
用于微波集成电路的集总元件
P194
5.2.1 并联短截线调谐
可以有smith chart solutions 及analytic solution. 例题5.2 单短截线并联调谐 smith chart solutions基本步骤：
找到归一化负载阻抗点，作SWR圆 ； 找到负载导纳点； 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； 算出两个d的电长度； 找到交点y1、y2对应的± jb点，y1并联-jb、 y2并联+jb后匹配； 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。
Z0
)t 2
2X
LZ0t
(RL Z0
RL2
X
2 L
)
0
XL t
RL[(Z0
RL )2
X
2 L
]
Z0
RL Z0
RL Z0
RL Z0
t XL 2Z0
d
1 tan1 t ,
2
t0
1
2
(
tan1
t),
t
0
BS B
l0 1 tan 1( BS ) 1 tan 1( B )
2
Y0 2
Y0
lS 1 tan 1( Y0 ) 1 tan 1(Y0 )
Series stub
jX +Z0 jX = Z0
short stub open stub
Z jZ0 tan l Z jZ0 cot l
Microwave Technique
Figure 5.4 Single-stub tuning circuits. (a) Shunt stub. (b) Series stub.
l
smith chart solutions
analytic solution l
Microwave Technique
l2
Microwave Technique
d1 d2 l1
Shunt stubs (smith chart solutions)
例题
Z 15 j10 L
Z0 50
f 2GHz
y1 1 j1.33
; y 1 j1.33 2
Microwave Technique
4. 对于y1 ，susceptance: j1.33 读数:0.147
并联open stub 从左端点顺时针转 (往source方向)
l1 0.147
对于 y2，susceptance: -j1.33 读数: 0.353
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).
L z 2 j1 5
L
3. 沿着r = 0.4的路径走，交rotated (1+jx)的圆两点
jB j0.5 j0.2 j0.3 (值较小)---(a)
jB j0.5 j0.2 j0.7 (值较大)---(b)
4. 将 (a)(admittance) → impedance
1 1 j1.2 0.4 j0.5
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.
5.1.1 解析解法（ analytic solution ）
→(0,0)
jx j1.2
将 (b)(impedance) → admittance
Microwave Technique
1 1 j1.2 →(0,0) jx j1.2
0.4 j0.5
5. 先并联一个jB ，然后串联一个 jX
(a) B C 0.3
L
1.2 Z0
0.3
0.3
C Z0 2 500 106 Z0 0.92 pF
第五章 阻抗匹配和 调谐
Microwave Technique
§5 阻抗匹配和调谐
本章要求： 掌握L型集总参数匹配方法； 掌握单支短截线匹配方法，理解双支短截线匹配方法； 掌握Smith圆图在匹配过程中的应用方法。
Microwave Technique
§5 阻抗匹配和调谐
电路结构： 功能：加匹配网络后输入阻抗为 Z0。 注意：
Microwave Technique
5.1 用集总元件匹配（L网络）
利用两个电抗性元件将任意负载匹配到传输线。
如果 z
Z L
LZ
在 1 jx
圆內，选(a)图。
0
Z
如果
z L LZ
在 1 jx
圆外，选(b)图。
0
8 种不同的 matching circuits。
Microwave Technique
Microwave Technique
d2 l2
Microwave Technique
y＝∞ 短路点
d1
l1
5.2.2 Series Stubs (Smith Chart Solutions)
例题5.3 Z 100 j80,Z 50，open-circuited stub
L
0
Z
1.
z L 2 j1.6 LZ
0
L
0
L
(X X ) BZ R
L
0L
X RL Z0 RL X L
B
(Z R )
0
L
R
L
Z 0
Microwave Technique
for real X & B , Z R 两组解
0
L
5.1.2 Smith 圆图解（ smith chart solutions）