微波技术基础-阻抗匹配与调谐(1)-2

双短截线调谐
双短截线调谐电路
y1
b1 yL b1′
d
等电阻圆
Y0
jB2
d
Y0
jB1
YL
沿等SWR圆顺 时针旋转
l2
l1
′ b2
匹配点
′ y2
′ y1
逆时针旋 转后的 1+jb圆
′ 第5步：y1 与 y1 分别沿等 反射系数圆顺时针旋转回 到1+jx圆上 ′ 第6步：y2 与 y2 分别沿电 阻圆旋转回到圆心，电纳 的变化值确定了第二根短 截线的归一化输入电纳
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》
双短截线调谐
双短截线调谐电路
y1
b1 yL b1′
d
等电阻圆
Y0
jB2
d
Y0
jB1
YL
沿等SWR圆顺 时针旋转
l2
l1
′ b2
匹配点
′ y2
g0
′ y1
逆时针旋 转后的 1+jx圆
jB2
Y0
jB1
YL
将jB1与YL看成一个整体，即 和并联单短截线匹配器相同！ (1) 使得距离负载d处，输入导纳 为Y0＋jB2的形式；
l2
l1
(2)选择第二根短截线的长度l2， 使其输入电纳为－jB2;
(3)由于d固定，必须选择第一根短截线的长度l1，使得距离负载 d处，输入导纳恰好等于Y0＋jB2。 ——第一根短截线与负载并联后的归一化导纳，必须位于逆时 针旋转后的1＋jX圆上， 1+jX圆逆时针旋转的电长度为 d /λ。
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双短截线调谐
双短截线调谐电路——第一根短截线位于负载处
d
Y0
yin 2 = − jb
yin1 = 1 + jb
YL
l2
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l1
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双短截线调谐问题的特点
双短截线匹配与单短截线匹配比较
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双短截线调谐
双短截线调谐电路
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双短截线调谐
并联双短截线调谐——解析解法 第一条短截线左侧导纳 d Y1 = GL + j ( Β L + Β1 )
Y0
jB2
Y0
jB1
YL
向电源移动 d 后导纳
l2
l1
GL + j (Y0t + BL + B1 ) Y2 = Y0 Y0 + jt (GL + jBL + jB1 ) 其中 t = tan β d , Y0 = 1/ Z 0
解得
开路
2π l
1+ t2 GL = Y0 2t 2
由于GL为实数
⎡ 4t 2 (Y0 − BLt − B1t ) 2 ⎢1 ± 1 − Y02 (1 + t 2 ) 2 ⎢ ⎣
⎤ ⎥ ⎥ ⎦
求得B1、B2 2 ⎧ Y0 ± (1 + t 2 ) GLY0 − GL t 2 ⎪B = −B + L ⎪ 1 t ⎨ 2 ±Y0 (1 + t 2 ) GLY0 − GL t 2 + GLY0 ⎪ ⎪ B2 = GL t ⎩
b1 yL b1′
d
d
Y0
jB2
Y0
jB1
YL
l2
l1
逆时针旋 转后的 1+jx圆
ຫໍສະໝຸດ Baidu
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》
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双短截线调谐
双短截线调谐电路——完整过程 等电阻圆
d
Y0
jB2
y1
b1 yL b1′
d
Y0
jB1
YL
沿等SWR圆顺 时针旋转
l2
l1
′ b2
匹配点
′ y2
g0
′ y1
逆时针旋 转后的 1+jx圆
b1 / b1′ :第一根短截线输入导纳 ′ b2 / b2:第二根短截线输入导纳
匹配禁用区：与旋转后
的1+jb圆相切的圆。归一 化负载导纳位于该区域内 （归一化导纳实部大于 1+jx圆 g0），无法进行匹配。
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b2
zL
y2
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双短截线调谐
[例5.4]设计一个相距λ/8的并联开路双短截线调谐器， 将ZL=60－j80Ω阻抗匹配到50 Ω传输线上。
b1 y1 ′ y2 ′ b2
Y2实部必等于Y0，可得
1 + t 2 (Y0 − BLt − B1t ) 2 2 GL − GLY0 2 + =0 2 t t
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1 2π l 1 =B Yin = tan = Z in = − jZ 0 cot β l = − jZ 0 cot Z0 λ 双短截线调谐 λ B
[例]设计并联双短截线调谐器
B’沿等反射系数圆顺时针旋转到C
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双短截线调谐
[例]设计并联双短截线调谐器
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第5章 阻抗匹配与调谐
5.3 双短截线调谐
双短截线的Smith圆图解法 串联双短截线的解析解法
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双短截线调谐
d
Y0
开路或 短路线
jB2 Y0
jB1
Y0
YL'
单短截线匹配缺点：匹配 时短截线与负载之间长度需 要设计，调谐器不便于调整 双短截线匹配器特点：(a) 两个并联短截线之间距离固 定； (b)通过调整两根短截线 的长度即可达到匹配； (c)存 在匹配“盲区”。
匹配禁区：与旋转后的
b2
zL
y2
1+jx圆
1+jx圆相切的圆。如果归 一化负载导纳位于该区域 内(即归一化导纳实部大于 g0时)，无法实现匹配。
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双短截线调谐
双短截线调谐电路
Y0
jB2
d
Y0
jB1
YL
l2
l1
匹配禁区调整方法： (1)减小间距d——减小盲区面积 (2)移出盲区——避免归一化负载 导纳位于盲区内，即减小归一化 负载导纳的实部，或调整第一根 短截线与负载的距离. (3)多枝节匹配——三枝节匹配无 盲区。
Y0 1+ t2 0 ≤ GL ≤ Y0 2 = t sin 2 β d
归一化电导不可过大 短截线间距不可过大
⎧ lo ⎛B⎞ 1 arctan ⎜ ⎟ ⎪ = ⎪ λ 2π ⎝ Y0 ⎠ ⎨ ⎪ lS = −1 arctan ⎛ Y0 ⎞ ⎜ ⎟ ⎪ λ 2π ⎝B⎠ ⎩
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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
l2
开路或 短路线
l1
关键问题：
（1）靠近负载的并联短截线的作用是什么？如何求其长度l1？ （2）两根短截线之间相距d的作用是什么？ （3）第二根并联短截线的作用是什么？如何求其长度l2 ？
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双短截线调谐
双短截线调谐电路——第一根短截线位于负载处 基本思路： d
Y0
双短截线调谐
[例]设计并联双短截线调谐器
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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
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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
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双短截线调谐