阻抗匹配示例演示幻灯片
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微波技术传输线阻抗匹配课件
02
卫星通信:微波技术传输线阻抗匹配在卫星通信中的应用将更加深入
03
雷达技术:微波技术传输线阻抗匹配在雷达技术中的应用将更加广泛
04
医疗设备:微波技术传输线阻抗匹配在医疗设备中的应用将更加广泛
微波技术传输线阻抗匹配的挑战和机遇
挑战:微波技术的不断发展, 对传输线阻抗匹配的要求越 来越高
机遇:随着新材料、新技术 的不断涌现,传输线阻抗匹 配的技术水平不断提高
微波技术传输线阻抗匹 配课件
演讲人
目录
01. 微波技术传输线阻抗匹配原 理
02. 微波技术传输线阻抗匹配实 例
03. 微波技术传输线阻抗匹配实 验
04. 微波技术传输线阻抗匹配发 展趋势
微波技术传输线 阻抗匹配原理
传输线阻抗匹配的重要性
01
保证信号传输的稳定 性:阻抗匹配可以降 低信号传输过程中的 损耗和反射,提高信
阻抗匹配的目的是使信号在传输过 程中损失最小,提高传输效率。
阻抗匹配的方法包括串联、并联、 变压器等。
阻抗匹配的应用包括天线、电缆、 电路板等。
阻抗匹配的方法
串联匹配:通过串联电感或电容, 使传输线阻抗与负载阻抗匹配
变压器匹配:通过变压器,使传输 线阻抗与负载阻抗匹配
并联匹配:通过并联电感或电容, 使传输线阻抗与负载阻抗匹配
挑战:微波技术的广泛应用, 对传输线阻抗匹配的稳定性 和可靠性提出了更高的要求
机遇:随着微波技术的普及, 传输线阻抗匹配的市场需求 不断扩大,为相关企业提供 了更多的发展机会。
谢谢
06
设定实验参数:设 定信号源的频率、 功率等参数
07
分析实验结果:分 析信号波形的变化, 得出阻抗匹配的效 果和影响因素
第六节传输线的阻抗匹配课件
传输线的参数
01
02
03
特性阻抗
传输线上的电压与电流之 比,是传输线的重要参数 。
电容和电感
传输线上的分布电容和分 布电感会影响信号的传输 。
传播速度
信号在传输线上的传播速 度与介质的介电常数有关 。
传输线的应用场景
通信系统
传输线在通信系统中用于 信号的传输,如电话线、 同轴电缆等。
测量仪器
传输线用于测量设备的信 号传输,如示波器、频谱 分析仪等。
通过改变传输线的长度,实现阻抗匹配。
选择合适的传输线类型
根据信号频率和传输距离的要求,选择合适的传输线类型,如同轴 线、双绞线等。
使用阻抗匹配网络
在传输线两端添加阻抗匹配网络,以实现信号的完整传输。
优化阻抗匹配的实例分析
50欧姆系统
在50欧姆系统中,通常采用特性阻抗为50欧姆的传输线进行 阻抗匹配。
微带线设计
在微带线设计中,通过精确计算线宽和间距,实现阻抗匹配 ,提高信号传输质量。
05
CATALOGUE
阻抗匹配的测试与验证
测试设备与测试方法
信号发生器
用于产生测试所需的信 号,具有稳定的频率和
幅度输出。
功率放大器
用于放大信号源输出的 信号,提高测试信号的
功率。
阻抗匹配测试仪
用于测量传输线的阻抗 ,判断是否与负载阻抗
电子设备
传输线用于电子设备内部 各部分之间的信号传输, 如电脑、手机等。
03
CATALOGUE
阻抗匹配的实现方法
通过变换元件实现阻抗匹配
电阻变换
电感变换
通过串联或并联电阻,改变传输线的 阻抗,实现阻抗匹配。
通过串联或并联电感,改变传输线的 阻抗,实现阻抗匹配。
微波技术1章阻抗匹配.ppt
-1
00..3322 00..3333 00..3344 00..3355 00..3366 00..3377 00..338 0.39 0.40 0.41 0.42 0.43
传输线的阻抗匹配
阻抗匹配器
2、单支节匹配器
单支节匹配器又叫短截线匹配器。它是在主传输线上并联一个分支线(终端 短路线或开路线),使在匹配器所在处向负载看过去的输入导纳正好等于特性 导纳,从而实现了负载阻抗匹配。
双支节匹配器是由固定在主线上的两个彼此 相隔一定距离而自身长度可以调节的短路支节 构成。距离一般取 λ/8, λ/4, 3λ/8。下面取λ/4讨 论其匹配原理
A
BL
Zc
Zl
A
B
l2
l1
Double Stub Matching
0.01 0.02 0W.0a3ve0l.0e4n0g.t05hs0.0t6ow
单支节匹配器的匹配原理:非匹配负载产生 反射,沿传输线移动的导纳如右图所示。一 般情况下等|Γ|圆与G=1的等G圆总有交
.48
.47
.45.46 .04Fra bibliotek.03
.02
.49 .01
.00 .01 .02
.00 .49 .48
.03 .04
0
.47 .46
.05
.44 .05
.45 .06
点S与T,其读数为1±jB。若于ST点在
-0.2
10
1
2 3 4 5 10
double stub matching
A
λ/8 B L
Zc
1±jB
ZL
Y2 A
B
L 2
L
Y2 =+jB
1
00..3322 00..3333 00..3344 00..3355 00..3366 00..3377 00..338 0.39 0.40 0.41 0.42 0.43
传输线的阻抗匹配
阻抗匹配器
2、单支节匹配器
单支节匹配器又叫短截线匹配器。它是在主传输线上并联一个分支线(终端 短路线或开路线),使在匹配器所在处向负载看过去的输入导纳正好等于特性 导纳,从而实现了负载阻抗匹配。
双支节匹配器是由固定在主线上的两个彼此 相隔一定距离而自身长度可以调节的短路支节 构成。距离一般取 λ/8, λ/4, 3λ/8。下面取λ/4讨 论其匹配原理
A
BL
Zc
Zl
A
B
l2
l1
Double Stub Matching
0.01 0.02 0W.0a3ve0l.0e4n0g.t05hs0.0t6ow
单支节匹配器的匹配原理:非匹配负载产生 反射,沿传输线移动的导纳如右图所示。一 般情况下等|Γ|圆与G=1的等G圆总有交
.48
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.45.46 .04Fra bibliotek.03
.02
.49 .01
.00 .01 .02
.00 .49 .48
.03 .04
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.45 .06
点S与T,其读数为1±jB。若于ST点在
-0.2
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double stub matching
A
λ/8 B L
Zc
1±jB
ZL
Y2 A
B
L 2
L
Y2 =+jB
1
阻抗匹配与差分线设计PPT课件
.
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差分线的基本概念
差分对和差分阻抗
➢ 差分对
差分对是指一对存在耦合的传输线,每条线都可以用简单的单端 传输线。这两条线组合在一起就称为“一个差分对”。
图8 几种最常见的差分线对的截面图
.
18
差分线的基本概念
➢ 差分阻抗
差分对最重要的电气特性是差分信号的阻抗,称为“差分阻抗”,即差分对
对差分信号的阻抗,是差分信号电压与其电流的比值。这个定义是计算差分阻抗
.
9
阻抗匹配
戴维南终端匹配技术
戴维南终端匹配技术也叫做双终端匹配技术,它采用两个电阻R1 和 R2 来实现终端匹配。根据戴维南终端匹配设计规则,戴维南电压 VTH=VR2 必须确保驱动器的IOH 和IOL 电流在驱动器的性能指标范围以 内。R1 通过从VCC 向负载注入电流来帮助驱动器更容易到达逻辑高状态; R2 帮助通过向地吸收电流来将驱动器下拉到逻辑低状态。当R1 和R2 的 并联同信号线的特征阻抗Z0 匹配时可以加强驱动器的扇出能力。
图3 串联终端匹配 .
6
阻抗匹配
优点:串行连接终端匹配技术的优点是这种匹配技术仅仅为每一个驱动器 加入了一个电阻元件,因此相对于其它类型的电阻匹配技术来说匹配电阻 的功耗是最小的,它没有为驱动器增加任何额外的直流负载,并且也不会 在信号线与地之间引入额外的阻抗。
相对并联匹配来说,串联匹配不要求信号驱动器具有很大的电流驱动 能力。选择串联终端匹配电阻值的原则很简单,就是要求匹配电阻值与驱 动器的输出阻抗之和与传输线的特征阻抗相等。
缺点:是会带来直流功耗:单电阻方式的直流功耗与信号的占空比紧密相关?; 双电阻方式则无论信号是高电平还是低电平都有直流功耗。因而不适用于电池供 电系统等对功耗要求高的系统。另外,单电阻方式由于驱动能力问题在一般的TTL、 CMOS系统中没有应用,而双电阻方式 需要两个元件,这就对PCB的板面积提出 了要求,因此不适合用于高密度印刷电路板。
用史密斯圆图做RF阻抗匹配23页PPT
26、要使整个人生都过得舒适、愉快,这是不可能的,因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情,化为上进的力量,才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者,好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人,倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
13、遵守纪律的风气的培养,只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致,是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
▪
谢谢!
23
Байду номын сангаас
用史密斯圆图做RF阻抗匹配
11、战争满足了,或曾经满足过人的 好斗的 本能, 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ,破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果, 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
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14
反弹图
15
源端阻抗匹配
源端串联40欧电阻,源端和终端的电压图
16
阻抗匹配方法
Smith图
等电阻圆,等电抗圆 等电导圆,等电纳圆 阻抗变换方法: 串联:使用阻抗圆 并联:使用安导圆
17
阻抗匹配方法
双元件:L形匹配
三元件:T形/ 形匹配
18
阻抗匹配方法
使用ADS软件进行阻抗匹配 ADS软件简介:ADS电子设计自动化(EDA软件全称为 Advanced Design System,是美国
阻抗 = 电压/电流 零阶模型:传输线瞬时阻抗
6
特征阻抗
在这个模型中,每个小电容的大小就是传输线单位长度的电容量与步长的乘积;
电流为每步时间间隔从脚底流出注入到每个电容上的电量:电容乘以其两端的电压;
每步之间的时间间隔,等于单位步长除以信号的速度。电流的求解公式如下:
I Qt C Vx CL xxvVCLvV v
射频阻抗匹配
Sun Feng 2015/06/19
1
IEEE频谱分段
频段
ELF(极低频) VF(音频)
VLF(甚低频) LF(低频) MF(中频) HF(高频)
VHF(甚高频) UHF(特高频) SHF(超高频) EHF(极高频)
亚毫米波 S波段
IEEE频谱
频率
30-300Hz 300-3000Hz
Z83 CL
r
83 3.3
450
7
特征阻抗
一阶模型:特征阻抗
8
特征阻抗
使用基尔霍夫电压定律得出:
R jw L Iz z V z z V z
L z i m 0 V z z z V z d V d Z z R jw L Iz
使用基尔霍夫电压定律得出:
I z V z z G j w C z I z z L z i m 0 Iz z z Iz d I d Z z G jw C V z
安捷伦(Agilent)公司所生产拥有的电子设计自动化软件;ADS功能十分强大,包含时域电 路仿真 (SPICE-like Simulation)、频域电路仿真 (Harmonic Balance、Linear Analysis)、三 维电磁仿真 、通信系统仿真(Communication System Simulation)和数字信号处理仿真设( DSP);支持射频和系统设计工程师开发所有类型的 RF设计,从离散的射频/微波模块到用 于通信和航天/国防的集成MMIC,是当今国内各大学和研究所使用最多的微波/射频电路和通 信系统仿真软件软件。
0
13
反弹图
例:源电压为1V,内阻为10欧,传输线长度1ns,终端开路。
进入传输线的初始电压为:1V×50/(10+50)=0.84V。 1ns后,0.84V的电压到达传输线末端,产生0.84V反射信号返回端。终端电压为1.68V; 再经过1ns后,0.84V反射波到达源端,又一次遇到阻抗突变,源端的反射系数为(10-50)/(10+50) = -0.67 ,这时将有0.84V×(-0.67)=-0.56V反射回线远端。线远端开路处将同时测得4个行波:从一次行波中得到 2×0.84=1.68V,从二次反射中得到2×(-0.56)=-1.12V,故总电压为0.56V。
按照电路特性,求解微分方程,得出特征阻抗 Z 0
Z0 VI VI
RjwL GjwC
PCB板调整微带线的特征阻抗(调整介质厚度和线宽)。
9
特性阻抗
对于均匀传输线,当信号在上面传播时,在任何一处受到的瞬态阻抗都是相同的。瞬态阻
抗即为传输线的特性阻抗,标为:Z 0
著名的特性阻抗:
RG174
RG58
RG59
3-30KHz 30-300KHz 300-3000KHz 3-30MHz 30-300MHz 300-3000MHz 3G-30GHz 30G-300GHz 300G-3000GHz
2-4GHz
射频频率范围:通常是指从VHF到S波段
2
阻抗失配的示例
3
传输线及传输线理论
当信号的波长可于分立电路元件的几何尺寸相比拟时,电压和电流不再保持空间 不变,必须把它们看做传输的波。信号采用传输线理论进行分析。
RG62
电视天线
有线电视电缆
双绞线
自由空间
50欧 52欧 75欧 93欧 300欧 75欧 100 – 130欧 377欧
10
阻抗/瞬时阻抗/特征阻抗
不同观测时刻和不同连接线长度的瞬时阻抗 下图为同轴电缆(无损耗),通过欧姆表测量轴心导体和外导体的阻抗。
11
阻抗/瞬时阻抗/特征阻抗
12
反射
如果信号沿互连线传播时所受到的瞬态阻抗发生变化,则一部分信号将被反射,另一
19
阻抗匹配实例
Cadence 信号完整性分析 仿真模型:IBIS模型(Input/Output Buffer Information Specification)
拓扑结构
20
阻抗匹配实例
仿真结果
21
阻抗匹配实例22源自阻抗匹配实例23电阻/电容/电容等效模型
24
谢谢!
25
部分发生失真并继续传播下去。
阻抗突变处的反射:若第一个区域的瞬态阻抗是Z 1 ,第二区域的瞬态阻抗是 Z 2 ,则反
射系数(反射程度)为:
V反射 = Z2- Z1
V入射 Z2 Z1
V传输=V入射+V反射=Z 22+ZZ21
反射系数
Z 2 =Z1
0
Z2=
1
Z2= 0
-1
电压
V入射
2×V 入 射
其中:I 表示信号电流;Q 表示每步的电量;C 表示每步的电容; t 表示从一个电容跨到另一个
电容的时间;C L 为单位长度的电容量; x 表示步长;v 表示信号的速度;V 表示信号的电压。
传输线的瞬时阻抗为:
PCB常用微带线的瞬时阻抗:
ZV V 83 I CLvV CL
r
其中: r 表示材料的介电常数
常用的传输线:双线传输线,同轴线,微带线。
4
特征阻抗
电磁场理论:特征阻抗 在自由空间,向正z方向传播的平面电磁波可写成典型的正弦波的形式:
Ex E0x cost z Hy H0y cost z
电场分量和磁场分量的比值即为特征阻抗:
Ex Hy
Z0
0r 0r
377 r r
:磁导率 :介电常数
5
特征阻抗
反弹图
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源端阻抗匹配
源端串联40欧电阻,源端和终端的电压图
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阻抗匹配方法
Smith图
等电阻圆,等电抗圆 等电导圆,等电纳圆 阻抗变换方法: 串联:使用阻抗圆 并联:使用安导圆
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阻抗匹配方法
双元件:L形匹配
三元件:T形/ 形匹配
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阻抗匹配方法
使用ADS软件进行阻抗匹配 ADS软件简介:ADS电子设计自动化(EDA软件全称为 Advanced Design System,是美国
阻抗 = 电压/电流 零阶模型:传输线瞬时阻抗
6
特征阻抗
在这个模型中,每个小电容的大小就是传输线单位长度的电容量与步长的乘积;
电流为每步时间间隔从脚底流出注入到每个电容上的电量:电容乘以其两端的电压;
每步之间的时间间隔,等于单位步长除以信号的速度。电流的求解公式如下:
I Qt C Vx CL xxvVCLvV v
射频阻抗匹配
Sun Feng 2015/06/19
1
IEEE频谱分段
频段
ELF(极低频) VF(音频)
VLF(甚低频) LF(低频) MF(中频) HF(高频)
VHF(甚高频) UHF(特高频) SHF(超高频) EHF(极高频)
亚毫米波 S波段
IEEE频谱
频率
30-300Hz 300-3000Hz
Z83 CL
r
83 3.3
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特征阻抗
一阶模型:特征阻抗
8
特征阻抗
使用基尔霍夫电压定律得出:
R jw L Iz z V z z V z
L z i m 0 V z z z V z d V d Z z R jw L Iz
使用基尔霍夫电压定律得出:
I z V z z G j w C z I z z L z i m 0 Iz z z Iz d I d Z z G jw C V z
安捷伦(Agilent)公司所生产拥有的电子设计自动化软件;ADS功能十分强大,包含时域电 路仿真 (SPICE-like Simulation)、频域电路仿真 (Harmonic Balance、Linear Analysis)、三 维电磁仿真 、通信系统仿真(Communication System Simulation)和数字信号处理仿真设( DSP);支持射频和系统设计工程师开发所有类型的 RF设计,从离散的射频/微波模块到用 于通信和航天/国防的集成MMIC,是当今国内各大学和研究所使用最多的微波/射频电路和通 信系统仿真软件软件。
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反弹图
例:源电压为1V,内阻为10欧,传输线长度1ns,终端开路。
进入传输线的初始电压为:1V×50/(10+50)=0.84V。 1ns后,0.84V的电压到达传输线末端,产生0.84V反射信号返回端。终端电压为1.68V; 再经过1ns后,0.84V反射波到达源端,又一次遇到阻抗突变,源端的反射系数为(10-50)/(10+50) = -0.67 ,这时将有0.84V×(-0.67)=-0.56V反射回线远端。线远端开路处将同时测得4个行波:从一次行波中得到 2×0.84=1.68V,从二次反射中得到2×(-0.56)=-1.12V,故总电压为0.56V。
按照电路特性,求解微分方程,得出特征阻抗 Z 0
Z0 VI VI
RjwL GjwC
PCB板调整微带线的特征阻抗(调整介质厚度和线宽)。
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特性阻抗
对于均匀传输线,当信号在上面传播时,在任何一处受到的瞬态阻抗都是相同的。瞬态阻
抗即为传输线的特性阻抗,标为:Z 0
著名的特性阻抗:
RG174
RG58
RG59
3-30KHz 30-300KHz 300-3000KHz 3-30MHz 30-300MHz 300-3000MHz 3G-30GHz 30G-300GHz 300G-3000GHz
2-4GHz
射频频率范围:通常是指从VHF到S波段
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阻抗失配的示例
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传输线及传输线理论
当信号的波长可于分立电路元件的几何尺寸相比拟时,电压和电流不再保持空间 不变,必须把它们看做传输的波。信号采用传输线理论进行分析。
RG62
电视天线
有线电视电缆
双绞线
自由空间
50欧 52欧 75欧 93欧 300欧 75欧 100 – 130欧 377欧
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阻抗/瞬时阻抗/特征阻抗
不同观测时刻和不同连接线长度的瞬时阻抗 下图为同轴电缆(无损耗),通过欧姆表测量轴心导体和外导体的阻抗。
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阻抗/瞬时阻抗/特征阻抗
12
反射
如果信号沿互连线传播时所受到的瞬态阻抗发生变化,则一部分信号将被反射,另一
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阻抗匹配实例
Cadence 信号完整性分析 仿真模型:IBIS模型(Input/Output Buffer Information Specification)
拓扑结构
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阻抗匹配实例
仿真结果
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阻抗匹配实例22源自阻抗匹配实例23电阻/电容/电容等效模型
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谢谢!
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部分发生失真并继续传播下去。
阻抗突变处的反射:若第一个区域的瞬态阻抗是Z 1 ,第二区域的瞬态阻抗是 Z 2 ,则反
射系数(反射程度)为:
V反射 = Z2- Z1
V入射 Z2 Z1
V传输=V入射+V反射=Z 22+ZZ21
反射系数
Z 2 =Z1
0
Z2=
1
Z2= 0
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电压
V入射
2×V 入 射
其中:I 表示信号电流;Q 表示每步的电量;C 表示每步的电容; t 表示从一个电容跨到另一个
电容的时间;C L 为单位长度的电容量; x 表示步长;v 表示信号的速度;V 表示信号的电压。
传输线的瞬时阻抗为:
PCB常用微带线的瞬时阻抗:
ZV V 83 I CLvV CL
r
其中: r 表示材料的介电常数
常用的传输线:双线传输线,同轴线,微带线。
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特征阻抗
电磁场理论:特征阻抗 在自由空间,向正z方向传播的平面电磁波可写成典型的正弦波的形式:
Ex E0x cost z Hy H0y cost z
电场分量和磁场分量的比值即为特征阻抗:
Ex Hy
Z0
0r 0r
377 r r
:磁导率 :介电常数
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特征阻抗