传输线的阻抗匹配演示文稿
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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
传输线理论阻抗匹配
27
2. 串联单支节公式：
BL
t
tg
d
BL
2Y0
GL Y0
Y0
GL
2
BL2
GL Y0
GL Y0 GL Y0
d的两个主要解为：
d
d
1
2
1
2
arctgt t
+arctgt
0
t
0
Z0
Z 1/Y Z0
ZL
Z0
l
短路或 开路
2020/7/22
28
短路支节：lsc
1
2
arctg
（3.3）
假定信号源阻抗是固定的，考虑以下三种负载阻抗情况：
负载与传输线匹配（ZL= Z0）
传给负载传输的功率
ГL=0
P
1 2
EG
2
Z0
Z0
RG 2 XG 2
（3.4）
2020/7/22
6
信号源与端接传输线匹配（Zin= ZG） Гin=0
传给负载传输的功率
P 1 2
EG 2 4
RG
RG2
yL
负载匹配，加＋j 0.3
归一化导纳落在
zL
1 j圆b周上
归一化导纳 y 0.4 j0.5
z 1 j1.2
阻抗 z 1 j1.2 要落在归一化阻抗圆周上 1 jx
串联电抗 x j1.2
2020/7/22
14
由此得到相应的元件值为：
C b 0.92pF;
2 fZ0
C 1 2.61pF;
Zin
Z
* G
假定信号源的内阻抗为固定，可改变输入阻抗Zin使送 到负载的功率最大。
2. 串联单支节公式：
BL
t
tg
d
BL
2Y0
GL Y0
Y0
GL
2
BL2
GL Y0
GL Y0 GL Y0
d的两个主要解为：
d
d
1
2
1
2
arctgt t
+arctgt
0
t
0
Z0
Z 1/Y Z0
ZL
Z0
l
短路或 开路
2020/7/22
28
短路支节：lsc
1
2
arctg
（3.3）
假定信号源阻抗是固定的，考虑以下三种负载阻抗情况：
负载与传输线匹配（ZL= Z0）
传给负载传输的功率
ГL=0
P
1 2
EG
2
Z0
Z0
RG 2 XG 2
（3.4）
2020/7/22
6
信号源与端接传输线匹配（Zin= ZG） Гin=0
传给负载传输的功率
P 1 2
EG 2 4
RG
RG2
yL
负载匹配，加＋j 0.3
归一化导纳落在
zL
1 j圆b周上
归一化导纳 y 0.4 j0.5
z 1 j1.2
阻抗 z 1 j1.2 要落在归一化阻抗圆周上 1 jx
串联电抗 x j1.2
2020/7/22
14
由此得到相应的元件值为：
C b 0.92pF;
2 fZ0
C 1 2.61pF;
Zin
Z
* G
假定信号源的内阻抗为固定，可改变输入阻抗Zin使送 到负载的功率最大。
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。
传输线的特性阻抗PPT课件
)
x处的电压电流为：
U
(x)
1 2
(U1
e ZCI1)
x
1 2
(U1
e ZCI1)
x
I(x)
1 (U1 2 ZC
e I1)
x
1 (U1 2 ZC
I1 ) e
x
可写为
U
( x)
1 2
U1
e(
x
e
x)
1 2
e ZCI1(
x
e
x)
I(
x)
1 2
U1 ZC
e(
x
e
x)
1 2
e I1(
x
e
x)
传输线原参数
返回 上页 下页
② 整个传输线可以看成是由许许多多微小的线元 x 级联而成；
始
+ i L0Δx R0Δx
终
端
u(t) G0Δx- i
C0Δx
x
端
Δx
③ 每一个线元可以看成是集总参数的电路，因而 可以将基尔霍夫定律应用到这个电路的回路和 结点。
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2. 均匀传输线的方程
+
u ( x,t )
定义反射系数为沿线任意点处反射波电压相量
与入射波电压相量之比。
•
nx
反射波电压 入射波电压
U e j x
•
U e j x
ne2 j x
任一点的 反射系数
•
n
U
•
U
1 2
•
(U
2
ZC
•
I
2
)
1 2
•
(U
2
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
.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
第二章 传输线理论3-阻抗匹配
2012-12-4
3
匹配概念分为两种：无反射匹配和共轭匹配 负载与传输线匹配 Z L Z0 无反射匹配
信号源与传输线匹配 Zin Z0
信号源的共轭匹配
共轭匹配
当传输系统满足： Rg RL Z0 可同时实现共轭匹配和无反射匹配。
2012-12-4
4
Zg
Eg
Z in
Vin
I in
2012-12-4
26
解：
Z L 25 j75
1、 zL 0.5 j1.5 yL 0.2 j0.6 对应的向电源长度 0.412 2、 yL 沿等反射系 数圆顺时针旋转与 g1 1的圆交两点
y1 1 j2.2
0.192
zL
d d
y1
0.25 yL
23
适用于CAD的解析计算式 1. 并联单支节公式：
ZL 1/ YL RL jX L
( RL jX L ) jZ 0 tg d Z (d ) Z 0 Z 0 j ( RL jX L )tg d
d
Y0
Y0
短路 或开 路
Y Y 1/ Z 0
ZL
t=tg d
Y 1/ Z G jB
解 归一化负载阻抗zL=2-j1,位于1＋jx园内，故匹配网络及基 于圆图的求解过程如图所示。
2012-12-4
13
归一化负载阻抗
归一化负载导纳
zL
1 jb圆
0.4 j 0.5
g
yL 0.4 j0.2
负载匹配，加＋j 0.3 归一化导纳落在 1 jb 圆周上 归一化导纳 y 0L 2 XL Z 0 RL X L2 Z0 RL Z 0 t tg d RL Z 0 X L RL Z 0 2Z 0
微波技术传输线的阻抗匹配ppt课件
E
~ GБайду номын сангаас1
0.25
~ G1
C
~ ~ (3 )Y 沿 G 1 1园转动交辅助 ~ ~ ~ 园于 E 点得 Y B a G 1j a。
~ B 2
~ ~ ~ ~ ~ j B l Y Y Y 2 1 2 a 1 ~ ( 4 ) Y 沿 G 园 等 顺时 a ~ ~ ~ ~ 针 d 落 转 G 1 在 园 ( F 点 上 Y ) 1 得 j B 2 3 3 。 ~ ~ ~ ~ ~ Y Y Y 3 l2 4 b 3 jB
f0 时， l =l0/4 l’/4 ， l p/2， Zin Z0 。G 0，而为：
Z in Z 0 G Z in Z 0
R jZ0 1 tg l Z0 1 Z0 Z0 1 jR tg l R jZ0 1 tg l Z0 1 Z0 Z0 1 jR tg l
Z Z Z Z 01 0 0 0
在lmin 处接入，则
Z0 K Z Z Z 01 0K 0 Z0
单节l/4阻抗匹配器的主要缺点是频带窄。 当工作波长为 l0 时，l =l0/4 , 对单一工作频率f0 ，当
Z01 Z0R 可实现匹配，即Zin=Z0 。当工作频率f ’ 偏离
~ ~ ~ d l l C A
~ Yin
d
~ ~ Y2 Y1
~ ~ ~ d l l D A
~
~ Y0 ~ Y0
~ Y0
~ B
~ YL
A
0
~ G1
C
l D
0.25
单支节匹配器
~ B
导纳园图
~ ~ ~~ C 点 E 点 Y B l l 0 . 25 2 E ~ ~ ~ ~ l F 点 l 0 . 25 Y B D 点 F 2
传输线的阻抗匹配(精)
Eg Rin Eg E 1 1 P Rin and Antenna Microwave Technology 2 2 2018/9/15 2 ( Z g Z in )(Z g Z incopyright@Duguohong ) 2 ( Rg Rin ) 2 ( X g X in )
Zin Z
* g
1 1 2 Pmax | Eg | 2 4 Rg
2018/9/15
Microwave Technology and Antenna copyright@Duguohong
4
传输线的阻抗匹配
阻抗匹配
阻抗匹配是指传输线的两端阻抗与传输线的特 性阻抗相等,使线上电压与电流为行波 传输线的始端与信号源阻抗匹配（匹配信号源） Rg=Z0 , Xg=0 上述条件很难满足
例 1负载阻抗为ZL＝25， 在工作频率为 3GHz时与50同轴线线匹配。求出匹配时， 同轴变换器的特性阻抗及长度。（同轴线 内部介质为聚四氟乙烯）
解：采用 λ/4阻抗变换器，其特性阻抗为
Z0line 50 25 35.355
同轴线内的相波长为
0 3 108 / 3 109 6.97cm r 2.06
2018/9/15
Microwave Technology and Antenna copyright@Duguohong
10
单支节匹配器
原理
在离负载导纳适当的距离d处,并接一个长度为l、终端短 路(或开路)的短截线,构成单支节匹配器,从而使主传输达 到匹配
1 Y in
Y Y Y in 1 2
12
例2 一微波传输系统的特征阻抗 Zc = 50 ， 工作波长 ( g) 为 10 厘米，已知负载为： ZL = 20 + j 40 。若用单支节匹配，试求单 支节的长度l及接入的位置d。
Zin Z
* g
1 1 2 Pmax | Eg | 2 4 Rg
2018/9/15
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4
传输线的阻抗匹配
阻抗匹配
阻抗匹配是指传输线的两端阻抗与传输线的特 性阻抗相等,使线上电压与电流为行波 传输线的始端与信号源阻抗匹配（匹配信号源） Rg=Z0 , Xg=0 上述条件很难满足
例 1负载阻抗为ZL＝25， 在工作频率为 3GHz时与50同轴线线匹配。求出匹配时， 同轴变换器的特性阻抗及长度。（同轴线 内部介质为聚四氟乙烯）
解：采用 λ/4阻抗变换器，其特性阻抗为
Z0line 50 25 35.355
同轴线内的相波长为
0 3 108 / 3 109 6.97cm r 2.06
2018/9/15
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10
单支节匹配器
原理
在离负载导纳适当的距离d处,并接一个长度为l、终端短 路(或开路)的短截线,构成单支节匹配器,从而使主传输达 到匹配
1 Y in
Y Y Y in 1 2
12
例2 一微波传输系统的特征阻抗 Zc = 50 ， 工作波长 ( g) 为 10 厘米，已知负载为： ZL = 20 + j 40 。若用单支节匹配，试求单 支节的长度l及接入的位置d。
传输线与阻抗匹配PPT26页
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
传输线与阻抗匹配
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
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Y~1应在导纳园图的可匹配园 (G~ 1)上。
Y~L ( A)
C点
D点
~~ ~ d lC lA
~Y1 1 jB~
d~
~ lD
~ lA
~Y1
1
jB~
YY~~22B~B~
Y~in
d
~ Y~0
Y~2 Y~1 Y~0
Y~L
Y~0
~~ ~ d lC lA
B~
d~
~ lD
~ lA
A
G~ 1 C
传输线的阻抗匹配演示文稿
（优选）第六节传输线的阻抗 匹配
2) 无反射匹配
目的：使传输线上无反射波，即工作于行波状态。 条件：Zg= ZL= Z0 。 实际中传输线的始端和终端很难做到无反射匹配， 通常在信号源输出端接入隔离器以吸收反射波，而在传 输线与负载之间使用匹配装置用来抵消反射波。
信号源 隔离器
Zin
Z01
RL Z01
jZ01 jRL
tg( tg(
l l
4) 4)
Z
2 01
RL
匹配时， Zin Z0 , 必须使
Z01 Z0RL
(2 52)
由于无耗线的特性阻抗为实数，故 l/4 阻抗变换器
只能匹配纯电阻负载。当ZL=RL+jXL为复数时, 根据行 驻波的电压波腹和波节点处的输入阻抗为纯组：
不同负载，其本身不能有功率损耗，应由电抗元件构成。 匹配阻抗的原理是产生一种新的反射波来抵消实际
负载的反射波(二者等幅反相)，即“补偿原理”。 常用的匹配器有l/4 阻抗变换器和支节匹配器。
1. l/4 阻抗变换器
由一段特性阻抗为Z01的 l/4 传输线构成。如图示，有：
Zin
Z0
l
4
Z01 ZL RL
Rmax Z0 ,
Rmin K Z0
可将 l/4 阻抗变换器接在靠近终端的电压波腹或波节点 处来实现阻抗匹配。
在 lmax 处接入，则
Z01 Z0 Z0 Z0
在lmin 处接入，则
Z01 Z0 K Z0
Z0
K Z0
单节l/4阻抗匹配器的主要缺点是频带窄。
2. 支节调配器
支节调配器是在距终端负载的某一处并联或串联短
双支节匹配器的工作原理：
B
A
d2
d1
1). 分析：
假定已匹配好。
~
Y~3 应((12落)) B在G~-BG~1’面园1园：逆Y上~时b 。针1方, 向
~ Y~0 Yb Y~4
~
Ya
Y~3
Y~2
Y~1
Y~0
B’ Y~0
A’
l2
l1
Y~L
转长设(落G~31)过度为在园(A4dGlG~-~)移2A21~Y所，’动al：1则点产园电直Y沿~生1上长至落Y其~的得a度与在所应电Y得~辅G3~在落 纳点1辅助园等。Y在~助园4上Y~3辅 园园相。的调交。顺助 B~电节3 时,园 来纳交支针抵上B点节~双3方消,支可1即Y的~向节。a通为匹长与 转Y过配~a度过Y器~。调1d的l12节，电 l使支电导Y节~1长沿相 2 的度着等，
~ lF B~ F
C G~ 1
0.25
D
B~
E
~
lE
~l
导纳园图
2). 双支节匹配器
在单支节匹配器中改变d 是为了找到归一化电导分量
为1的参考面。由：
Y~in
1 Z~in
1 Z~L
jZ~L tg d j tg d
可知，线上某参考面的输入导纳不仅决定于该面与终
端的距离 d ，还决定于负载的情况。亦即改变负载情
B~2
B~3
F G~ 1
B~3
针转(4)d~Y2~a落沿Y~在4等G~Y~园b1顺园Y~3时上 (Fj点B~3)
得Y~3
1 ~ l2
jB~3。
~1 d2 8
0.25
~ l2 ~ l1
2) 调配过程
(1) 作辅助园: G~Yd~~1(L1(3得2)沿1)Y~Y1Y园~~沿等1L逆G~G1园~园Z时~11L顺转针(jC时B动~转1点交针(d~D)2辅转,点。助)。d~1 0 园于E点得Y~a G~1 jB~a 。
Y~2 Y~a Y~1 jB~2 ~l1
D E ~ G1 C
匹配器
负载
隔离器又称单向器，是非互易器件，只允许入射 波通过而吸收掉反射波，使信号源端无反射, 以稳定 信号源的工作状态。
二、阻抗匹配的方法
阻抗匹配的方法是 在负载与传输线之间接 入匹配器，使其输入阻
匹
Z0
Z0 配
器
Z~L
抗作为等效负载与传输线的特性阻抗相等。 匹配器是一个两端口的微波元件，要求可调以适应
0
l
0.25
单支节匹配器
导纳园图
D
B~
C点 Y~2 B~ E 点 D点 Y~2 B~ F 点
有两组解，通 常选d、l 较短的一
~l
组解。
负载改变，则实
现匹配的 d、l 将随 0 之而变，这对同轴
线、带状线等传输
线十分不便，解决
的办法是采用双支
节匹配器。
~l ~l
~l~E lF
0.25 0.25
路或开路支节。有单配支节。 1). 单支节匹配器 并联单支节匹配器是在距
Y~in
d
~ Y~0
Y~2 Y~1 Y~0
Y~L
负载 d 处并联长度为 l 的短路
Y~0
支节，利用调节 d 和 l 来实现
匹配的。
l
匹配时, Y~in Y~1 Y~2 1。
Y~2为纯电纳(B~) Y~1 1 B~ ,
况也可找到归一化电导分量为 1 的参考面。改变负载
的办法是在给定的负载上、或在离负载一定距离 d1 的 参考面上附加纯电纳。
双支节匹配器是在d1 处并联一长度为 l1 的短路支 节, 第二个短路支节的长度为l2 ，两支节的距离d2 固定； 为便于计算，常取 d2 l/8、l/4 或 3l/8，但是d2 l/2。 d1 、 d2 一确定，即可调节 l1 和 l2 而达到匹配。