1／4波长阻抗变换器地分析报告
1.8GHZ微带渐变阻抗变换器设计报告
1.8GHZ微带渐变阻抗变换器设计报告一、设计任务1.1名称：设计一个工作频率为1.8GHZ，输入阻抗为50Ω，输出阻抗为30Ω的阻抗变换器。
1.2主要技术指标：S11低于-20dB,S21接近0.7dB,re(Z0)接近50Ω,VWAR接近1。
二、设计过程1.原理：1．1 阻抗匹配的概念阻抗匹配元件在微波系统中用的很多，匹配的实质是设法在终端负载附近产生一新的反射波，使它恰好和负载引起的反射波等幅反相，彼此抵消，从而达到匹配传输的目的。
一旦匹配完善，传输线即处于行波工作状态。
在微波电路中，常用的匹配方法有：（1）电抗补偿法：在传输线中的某些位置上加入不消耗的匹配元件，如纯电抗的膜片、销钉、螺钉调配器、短路调配器等，使这些电抗负载产生的反射与负载产生的反射相互抵消，从而实现匹配传输，这些电抗负载可以是容性，也可以是感性，其主要有点是匹配装置不耗能，传输效率高。
（2）阻抗变换法：采用λ/4阻抗变换器或渐变阻抗变换器使不匹配的负载或两段特性阻抗不同的传输线实现匹配连接。
（3）发射吸收法：利用铁氧体元件的单体传输特性（如隔离器等）将不匹配负载产生的反射波吸收掉。
传输线的核心问题之一是功率传输。
对一个由信号源、传输线和负载构成的系统，希望信号源在输出最大功率的同时负载能全部吸收，以实现高效稳定的传输。
这就要求信号源内阻与传输线阻抗实现共轭匹配，同时要求负载与传输线实现无反射匹配。
1.2.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，使其输入阻抗作为等效负载与传输线的特性阻抗相等。
图3-1 阻抗匹配匹配器是一个两端口的微波元件，要求可调以适应不同负载，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负载的反射波(二者等幅反相)，即“补偿原理”。
常用的匹配器有有λ/4阻抗变换换器和支节匹配器。
本论文主要采用λ/4阻抗变换器。
1.3 . λ/4阻抗变换器λ/ 4阻抗变换器是特征阻抗通常与主传输线不同、长度为λ/ 4的传输线段，它可以用于负载阻抗或信号源内阻与传输线的匹配，以保证最大功率的传输；此外，在微带电路中，将两段不同特性阻抗的微带线连接在一起是为了避免线间反射，也应在两者之间加四分之一波长变阻器。
微波技术基础实验报告
微波技术基础实验报告实验一矢量网络分析仪的使用及传输线的测量班级：学号：姓名：华中科技大学电子信息与通信工程学院一实验目的学习矢量网络分析仪的基本工作原理；初步掌握A V365380矢量网络分析仪的操作使用方法；掌握使用矢量网络分析仪测量微带传输线不同工作状态下的S参数；通过测量认知1/4波长传输线阻抗变换特性。
二实验内容矢量网络分析仪操作实验A．初步运用矢量网络分析仪A V36580，熟悉各按键功能和使用方法B．以RF带通滤波器模块为例，学会使用矢量网络分析仪A V36580测量微波电路的S参数。
微带传输线测量实验A．使用网络分析仪观察和测量微带传输线的特性参数。
B．测量1/4波长传输线在开路、短路、匹配负载情况下的频率、输入阻抗、驻波比、反射系数。
C．观察1/4波长传输线的阻抗变换特性。
三系统简图矢量网络分析仪操作实验通过使用矢量网络分析仪A V36580测试RF带通滤波器的散射参数（S11、S12、S21、S22）来熟悉矢量网络分析仪的基本操作。
微带传输线测量实验通过使用矢量网络分析仪A V36580测量微带传输线的端接不同负载时的S 参数来了解微波传输线的工作特性。
连接图如图1-10所示，将网络分析仪的1端口接到微带传输线模块的输入端口，另一端口在实验时将接不同的负载。
四实验步骤矢量网络分析仪操作实验步骤一调用误差校准后的系统状态步骤二选择测量频率与功率参数（起始频率600 MHz、终止频率1800 MHz、功率电平设置为-10dBm）步骤三连接待测件并测量其S参数步骤四设置显示方式步骤五设置光标的使用微带传输线测量实验步骤一调用误差校准后的系统状态步骤二选择测量频率与功率参数（起始频率100 MHz、终止频率400 MHz、功率电平设置为-25dBm）步骤三连接待测件并测量其S参数1．按照装置图将微带传输线模块连接到网络分析仪上；2．将传输线模块接开路负载（找老师要或另一端空载），此时，传输线终端呈开路。
四分之一波长阻抗变换器原理及分析
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 四分之一波长阻抗变换器原理及分析176南昌高专学报 2011 年第 6 期（总第 97 期） 2011 年12 月出版Journal of Nanchang College No.6(Sum 97) Dec.2011四分之一波长阻抗变换器原理及分析李艳芳 1 付子豪 2（1.江西科技师范学院，江西南昌 330038；2.中国传媒大学，北京 100024）摘要：从传输线的原理开始，通过对传输线原理的阐述，引入了反射系数、驻波比和输入阻抗等概念。
根据所推导的公式分析出四分之一波长传输线的原理，进而得出四分之一波长阻抗变换器。
关键词：四分之一波长阻抗变换器；传输线；匹配；同轴线中图分类号：TN911文献标识码：A文章编号：1008-7354（2011）06-0176-040 引言传输线理论在微波技术的领域中应用非常广泛。
其主要应用在两个方面：一是利用其有限长度均匀、无耗传输线的一些特性，设计不同的元器件；二是利用这种传输线理论解决传输线中能量传输中的一些问题。
而四分之一波长阻抗变换器是基于传输线理论而产生的一种极其常见的应用。
四分之一波长阻抗变换器可看作是一段有限长的传输线关于具有终端电压和电流以及终端负载阻抗进行变换作用。
它在微波技术领域有非常重要的作用。
1/ 13本文就四分之一波长阻抗变换器的工作原理进行具体分析并对其在微波器件中的应用进行介绍。
1 传输线的基本理论传输线的定义是：凡是能够引导电磁波沿一定方向传输的导体、介质或由它们共同组成的导波系统。
传输线是微波技术中重要的基本原件之一，因为它不仅可以把电磁波的能量从一处传输到另一处，而且还可以将其作为基本组成部分来构成各种途径的微波元器件。
四分之一阻抗变换器原理
四分之一阻抗变换器原理嗨，朋友！今天咱们来唠唠四分之一阻抗变换器这个超有趣的东西。
你可能一听这个名字就觉得有点懵，啥是四分之一阻抗变换器呀？别担心，听我慢慢给你讲。
我有个朋友叫小李，他对电子电路特别感兴趣。
有一次他在捣鼓一个小音响系统的时候就遇到了这个四分之一阻抗变换器的问题。
他想把一个输出阻抗和输入阻抗不匹配的设备连接起来，可怎么都弄不好，声音要么特别小，要么就失真得厉害。
他跑来问我，我就跟他说，这时候就可能需要四分之一阻抗变换器这个神奇的东西啦。
那这个四分之一阻抗变换器到底是怎么个原理呢？咱们可以把它想象成一座桥梁。
你看啊，在电路里，不同的电路元件就像不同的小岛，每个小岛都有自己的“个性”，这个个性就是它们的阻抗。
当两个阻抗不同的电路部分要连接起来的时候，就像要从一个小岛到另一个小岛，可中间隔了条大河，直接过去很困难，搞不好就会出问题。
这时候四分之一阻抗变换器就像一座精心设计的桥梁。
从数学和物理的角度来讲，它利用了传输线的特性。
假如我们有一段特性阻抗为Z0的传输线，当这段传输线的长度是四分之一波长的时候，它就有了特殊的能力。
就好比一个武林高手练到了一种绝世武功，突然就有了别人没有的本事。
这个本事就是它可以把输入的阻抗进行变换。
如果我们把负载阻抗设为ZL，那经过这个四分之一波长的传输线后，输入阻抗Zin就会变成Z0²/ZL。
哇，是不是很神奇？这就像是一种魔法，让阻抗按照我们想要的方式进行改变。
我还记得有一次我参加一个电子爱好者的聚会。
大家都在分享自己的小项目和遇到的问题。
有个大叔在讲他做收音机电路改进的时候，也碰到了阻抗不匹配的头疼事儿。
他说他一开始完全不知道怎么办，就像一只无头苍蝇一样乱试。
我就跟他讲了四分之一阻抗变换器这个概念。
我跟他说：“大叔，你想啊，这就像你要把一个大水管和一个小水管连起来，要是直接连，水肯定流得乱七八糟的。
但是你如果加个特殊的转接器，就能让水流得顺顺畅畅的。
四分之一波长
不波长等于周期*速度，等于V/f=λ v=λ*f1/4λ=1/4*V/f如果是ground guard的话，每隔1/4上升事件的信号波长，就需要加一个viaTr*6inch/ns简单说，也就是天线的长度是波长的四分之一。
天线的基本公式，即：波长（米）=速度/频率=300/频率（MHz）。
由于人们使用的绝大多数天线是以半波长的导体为基础的，故1/2波长（米）150/频率（MHz）。
根据此公式即可直接用它得出天线的长度，用这个尺寸制造的发射（或接收）天线可以在预期的频率上发生谐振。
另外，我们还应该记住传输线和天线的以下特点：（1）长度短于四分之一波长的短路线呈电感性；（2）长度短于四分之一波长的开路线呈电容性；（3）如果一条任意长度的导线的终端电阻等于它的特性阻抗，那么它就是一个纯电阻性的负载，因而不会把能量反馈回信号源；（4）长度略短于四分之一波长倍数的天线呈电容性；（5）长度略长于四分之一波长倍数的天线呈电感性；（6）电感性负载可用加入电容的方法来匹配，电容性负载可用加入电感的方法来匹配根据传输线的理论，1/4波长的开路线相当于一个串联谐振电路，所以其整个负载是呈纯电阻性的，在有些场合，由于环境的因素，天线的长度往往受到限制，所以出现了加载天线。
根据传输线的理论，长度小于1/4波长的倍数的天线其阻抗呈容性，这时天线不产生谐振，为此我们可以在天线上加一个电感来与天线平衡，从而使天线发生谐振，我们称这种天线为加载天线。
如图TX-2是三种加载方式的天线。
A为底部加载天线，这种天线的优点是机械性能较好，缺点是这种加载方式的辐射电阻很低，而且由于大多数能量从加载线圈辐射出来的，因此其辐射效率较低。
C是顶部加载天线，因其机械性能差，所以在实际中很小应用到。
B为中部加载天线，这种天线尽管其辐射电阻仍较低，但沿着天线的电流分布较均匀，辐射效率较高所以被广泛使用。
GHZ微带渐变阻抗变换器设计报告
微带渐变阻抗变换器设计报告一、设计任务名称：设计一个工作频率为，输入阻抗为50Ω，输出阻抗为30Ω的阻抗变换器。
主要技术指标：S11低于-20dB,S21接近,re(Z0)接近50Ω,VWAR接近1。
二、设计过程1.原理：1．1 阻抗匹配的概念阻抗匹配元件在微波系统中用的很多，匹配的实质是设法在终端负载附近产生一新的反射波，使它恰好和负载引起的反射波等幅反相，彼此抵消，从而达到匹配传输的目的。
一旦匹配完善，传输线即处于行波工作状态。
在微波电路中，常用的匹配方法有：（1）电抗补偿法：在传输线中的某些位置上加入不消耗的匹配元件，如纯电抗的膜片、销钉、螺钉调配器、短路调配器等，使这些电抗负载产生的反射与负载产生的反射相互抵消，从而实现匹配传输，这些电抗负载可以是容性，也可以是感性，其主要有点是匹配装置不耗能，传输效率高。
（2）阻抗变换法：采用λ/4阻抗变换器或渐变阻抗变换器使不匹配的负载或两段特性阻抗不同的传输线实现匹配连接。
（3）发射吸收法：利用铁氧体元件的单体传输特性（如隔离器等）将不匹配负载产生的反射波吸收掉。
传输线的核心问题之一是功率传输。
对一个由信号源、传输线和负载构成的系统，希望信号源在输出最大功率的同时负载能全部吸收，以实现高效稳定的传输。
这就要求信号源内阻与传输线阻抗实现共轭匹配，同时要求负载与传输线实现无反射匹配。
.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，使其输入阻抗作为等效负载与传输线的特性阻抗相等。
图3-1 阻抗匹配匹配器是一个两端口的微波元件，要求可调以适应不同负载，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负载的反射波(二者等幅反相)，即“补偿原理”。
常用的匹配器有有λ/4阻抗变换换器和支节匹配器。
本论文主要采用λ/4阻抗变换器。
. λ/4阻抗变换器λ/ 4阻抗变换器是特征阻抗通常与主传输线不同、长度为λ/ 4的传输线段，它可以用于负载阻抗或信号源内阻与传输线的匹配，以保证最大功率的传输；此外，在微带电路中，将两段不同特性阻抗的微带线连接在一起是为了避免线间反射，也应在两者之间加四分之一波长变阻器。
威尔金森功分器四分之波长阻抗变换器
威尔金森功分器四分之波长阻抗变换器下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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电磁场与微波技术znjn完整版
电磁场与微波技术z n j n Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】——电磁场与微波技术实验报告班级：06姓名：张妮竞男学号：84序号： 31#日期：2014年5月31日邮箱实验二：分支线匹配器一、实验目的1、掌握支节匹配器的工作原理2、掌握微带线的基本概念和元件模型3、掌握微带分支线匹配器的设计与仿真二、实验原理1、支节匹配器随着工作频率的提高及相应波长的减小，分立元件的寄生参数效应就变得更加明显，当波长变得明显小于典型的电路元件长度时，分布参数元件替代分立元件而得到广泛应用。
因此，在频率高达以上时，在负载和传输线之间并联或串联分支短截线，代替分立的电抗元件，实现阻抗匹配网络。
常用的匹配电路有：支节匹配器，四分之一波长阻抗变换器，指数线匹配器等。
支节匹配器分单支节、双支节和三支节匹配。
这类匹配器是在主传输线并联适当的电纳（或串联适当的电抗），用附加的反射来抵消主传输线上原来的反射波，以达到匹配的目的。
此电纳或电抗元件常用一终端短路或开路段构成。
2、微带线从微波制造的观点看，这种调谐电路是方便的，因为不需要集总元件，而且并联调谐短截线特别容易制成微带线或带状线形式。
微带线由于其结构小巧，可用印刷的方法做成平面电路，易于与其它无源和有源微波器件集成等特点，被广泛应用于实际微波电路中。
W为微带线导体带条的宽度；εr为介质的相对介电常数；T为导体带条厚度；H为介质层厚度，通常H远大于T。
L为微带线的长度。
微带线的严格场解是由混合TM-TE波组成，然而，在绝大多数实际应用中，介质基片非常薄（H<<λ），其场是准TEM波，因此可以用传输线理论分析微带线。
微带线的特性阻抗与其等效介电常数εr、基片厚度H和导体宽度W有关，计算公式较为复杂，故利用txline来计算。
微带线元件模型3、元器件库里包括有：MLIN：标准微带线MLEF：终端开路微带线MLSC：终端短路微带线MSUB：微带线衬底材料MSTEP：宽度阶梯变换MTEE：T型接头MBENDA：折弯微带线的不均匀性上述模型中，终端开路微带线MLEF、宽度阶梯变换MSTEP、T型接头MTEE 和折弯MBENDA，是针对微带线的不军训性而专门引入的。
四分之一波长阻抗变换
四分之一波长阻抗变换四分之一波长阻抗变换是一种电路设计技术，用于将电路的输入阻抗或输出阻抗转换为所需的数值。
这种阻抗变换方法广泛应用于射频电路和通信系统中，可以提高电路的性能和匹配度。
在射频电路设计中，阻抗匹配是十分重要的一环。
四分之一波长阻抗变换是一种常用的阻抗匹配技术，它可以将信号源的输出阻抗与负载的输入阻抗进行匹配，以确保信号的有效传输和最大功率传递。
四分之一波长阻抗变换的原理是利用电缆的特性阻抗和长度来实现阻抗的匹配。
当信号源的输出阻抗与负载的输入阻抗不匹配时，可以通过连接一个特定长度的电缆来实现阻抗的变换。
这个特定长度的电缆称为四分之一波长电缆。
四分之一波长电缆的长度是根据输入和输出阻抗的数值来计算的。
当输入阻抗和输出阻抗的数值相差较大时，需要较长的四分之一波长电缆来实现阻抗的变换。
而当输入阻抗和输出阻抗的数值相差较小时，只需要较短的四分之一波长电缆即可。
四分之一波长阻抗变换的实现方式有多种，常见的有串联法和并联法。
串联法是将四分之一波长电缆串联在信号源和负载之间，以实现阻抗的变换。
并联法是将四分之一波长电缆并联在信号源和负载之间，同样可以实现阻抗的变换。
四分之一波长阻抗变换在射频电路中的应用非常广泛。
例如，在微波通信系统中，常常需要将微波天线的输入阻抗与传输线的输出阻抗进行匹配，以确保信号的有效传输和最大功率传递。
此时，可以利用四分之一波长阻抗变换技术来实现阻抗的匹配。
在射频功放电路设计中，四分之一波长阻抗变换也常常被使用。
功放的输出阻抗需要与负载的输入阻抗进行匹配，以确保功放的最大输出功率。
通过使用四分之一波长阻抗变换技术，可以实现功放输出阻抗与负载输入阻抗的匹配，提高功放的性能。
四分之一波长阻抗变换是一种常用的电路设计技术，用于实现阻抗的匹配。
通过选择合适长度的四分之一波长电缆，可以将输入阻抗与输出阻抗进行变换，以提高电路的性能和匹配度。
在射频电路和通信系统中，四分之一波长阻抗变换被广泛应用，为信号传输和功放设计提供了有效的解决方案。
四分之一波长微带线两端阻抗的关系
四分之一波长微带线的设计主要考虑的是电磁波的传播和反射，而两端阻抗的关系则与传输模式和电路设计有关。
在理想情况下，微带线的阻抗与波长成反比，具体来说，就是微带线的特征阻抗等于50欧姆（欧）时，对应的传输波长为四分之一波长。
这是因为微带线是由电介质（通常是空气）和导电材料交替构成的，其特性阻抗与材料的介电常数和宽度有关。
在实际应用中，微带线的两端阻抗与具体的电路设计和元件布局有关。
当微带线连接的元件的阻抗与微带线的特性阻抗不匹配时，就会产生反射，影响信号的传输质量和效率。
因此，在设计四分之一波长微带线时，需要确保其两端阻抗与传输元件的阻抗相匹配。
具体来说，当微带线的阻抗为50欧姆时，如果传输元件的阻抗为70欧姆（欧），那么就需要通过适当的电路设计来调整元件的位置和布局，以实现阻抗匹配。
这种调整通常包括使用适当的电阻、电容和电感元件，以改变传输路径的相位和幅度，从而使得传输元件的阻抗与微带线的特性阻抗相匹配。
总的来说，四分之一波长微带线两端阻抗的关系是电路设计中的一个重要考虑因素。
通过合理的设计和布局，可以实现阻抗匹配，从而提高信号的传输质量和效率。
在具体应用中，需要根据实际情况和需求来选择合适的电路设计和元件布局，以确保微带线的性能达到最佳状态。
北邮通信工程微波期中论文 四分之一波长阻抗变换器扩展带宽的方法探究
Z11 Z1
2 f
R L +jZ1 tan Z1 +jR L tan
（2）
式中， l , 心频率 f 0 处，将 l
， 为相位常数， l 为负载与 1-1 参考面的距离， 为相速，在中 带入（2）得到：
0
4
4 f0
f ) 2 f0 Z11 Z1 f Z1 +jR L tan ( ) 2 f0 R L +jZ1 tan (
2 / 4 阻抗变换器工作原理
/ 4 阻抗变换器是特征阻抗通常与主传输线不同、长度为 / 4 的传输线段，它可以用于
负载阻抗或信号源内阻与传输线的匹配，以保证最大功率的传输；此外，在微带电路中，将两 段不同特性阻抗的微带线连接在一起是为了避免线间反射，也应在两者之间加四分之一波长变 阻器。 按照传输线连接的负载的不同，可分为实数负载和复数负载；按照所使用 / 4 阻抗变换器 节数不同，可分为单节和多节；其中多节阻抗变换器按照实现方式的不同，可分为二项式（最 大平坦特性）多节阻抗变换器和切比雪夫（等波纹特性）多节阻抗变换器。
（6）
式中， f1 和 f 2 分别为频带的上下边界， f 0 为中心频率，Wq 为相对带宽。假设 m 为可容 许的最大反射系数幅值，当 f f1 f m 时， = m ，带入式（4）得到：
The Exploration Of Bandwidth Extension For a Quarterwave Transformer
Abstract: In the field of microwave technology, the quarterwave transformer has the disadvantage of narrow bandwidth. To improve its frequency characteristics, multi-section, Chebyshev method, adjusting the value of RL / Z 0 , compensated impedance transformer, continuous impedance transformer can be used. With the help of computer simulation, the essay analyses the above methods quantificationally, plots the frequency characteristic curves to compare the advantages and disadvantages of each method and application scope. Thus the conclusion can be made: when the requirement for the bandwidth is not critical, it can be achived by a single approach, such as multi-section, Chebyshev ways, but for higher bandwidth requirements, you should consider using a variety of ways. In the five ways, to adjust the value of RL / Z 0 and the Chebyshev method, shows the most obvious improvement for the relative bandwidth. Keywords: Quarterwave Transformer, Bandwidth, Simulation
1 4波长阻抗转换器
1 4波长阻抗转换器
1 4波长阻抗转换器（1 to 4 wavelength impedance converter）是一种用于将电路的输入或输出阻抗在不同波长下进行转换的器件。
它通过改变电路的结构和参数，使得电路在不同波长下表现出不同的阻抗特性。
在光纤通信系统中，不同的波长对应着不同的光学频率。
1 4波长阻抗转换器可以将电路在一个波长下的阻抗转换为其它3个波长下的阻抗。
这种转换器常用于光纤接口或光纤调制解调器等光通信设备中，用于实现多波长信号的互联和转换。
1 4波长阻抗转换器通常由多个阻抗匹配电路、耦合器、滤波器等组成。
它可以通过匹配和调节电路的参数，使得信号在不同波长下得到最佳的传输和转换效果。
这种转换器的设计和制造需要考虑波长、频率、功率等多种因素，以确保转换的准确性和稳定性。
总的来说，1 4波长阻抗转换器是一种高频电路设备，用于将电路的阻抗在不同波长下进行转换。
它在光纤通信系统中具有重要的应用价值，能够实现多波长信号的互联和转换，提高了光通信系统的灵活性和传输效率。
传输线四分之一波长变换原则
传输线四分之一波长变换原则传输线四分之一波长变换原则是一种利用传输线长度来实现阻抗匹配的技术。
该原则基于传输线在四分之一波长处的输入阻抗等于其特征阻抗的性质。
基本原理传输线的特征阻抗是由其电感和电容决定的。
当传输线的长度等于信号波长四分之一时，其输入阻抗将等于其特征阻抗。
这个特性可以用来改变传输线的阻抗。
变换实现为了实现阻抗变换，可以在传输线中插入一段四分之一波长的变压器。
此变压器的特征阻抗与原始传输线的特征阻抗不同。
变压器两端的阻抗将不等。
单端变换单端变换涉及从非平衡线路（例如同轴电缆）到平衡线路（例如双绞线）的阻抗变换。
使用四分之一波长变压器，可以将同轴电缆的 50 欧姆阻抗变换为双绞线的 100 欧姆平衡阻抗。
差分变换差分变换涉及从平衡线路到平衡线路的阻抗变换。
使用四分之一波长变压器，可以将双绞线的 100 欧姆差分阻抗变换为另一种阻抗值。
应用传输线四分之一波长变换原则在射频和微波系统中广泛应用。
例如，它用于：匹配天线阻抗和传输线阻抗阻抗匹配滤波器阻抗匹配耦合器阻抗匹配功率分配器设计考虑设计四分之一波长变压器时需要考虑以下因素：信号频率：变压器的长度必须与信号波长四分之一相对应。
特征阻抗：变压器的特征阻抗必须与要匹配的阻抗相对应。
功率处理能力：变压器必须能够处理预期的功率。
优点传输线四分之一波长变换原则具有以下优点：可实现宽频带阻抗匹配尺寸紧凑损耗低易于制造局限性该原则也存在一些局限性：只适用于窄带应用温度变化会影响其性能结论传输线四分之一波长变换原则是一种强大的技术，可用于在传输线中实现阻抗匹配。
它在射频和微波系统中广泛应用，提供高性能和紧凑的解决方案。
波长阻抗变换器
阻抗匹配网络已经成为射频微波电路中 的重要组成部分，主要是由于匹配使得电 路中的反射电压波变少，从而损耗减少。 同时，匹配网络对器件的增益，噪声，输 出功率还有着重要的影响。在微波传输系 统，它关系到系统的传输效率、功率容量 与工作稳定性，关系到微波测量的系统误 差和测量精度，以及微波元器件的质量等 一系列问题。
1 应为各方面的原因，实验结果并不理想， 2 但通过实验，更好的了解了1/4阻抗匹配， 尤其是阶梯阻抗变换器的相关知识，有很 大收获。 3 仿真结果不理想，目前仍然在寻找原因。 4 阶梯阻抗变换器有很大缺陷。
【1】
常用的匹配器有 阻抗变换器和支节匹配器。 本文只介绍1/4波长 阻抗变换器。
对于单一频率或窄频带的阻抗匹配而言， 一般单节 阻抗变换器提供的带宽能够满足 要求。但若要求在宽带内实现阻抗匹配， 就必须采用双节、三节或多节 1/4阻抗变换 器。
【1】阻抗变换比R=5：1 本设计取 Z0=50欧 姆，Z1=10欧姆。 【2】频率范围 1GHz-5GHz（中心频率 2.4GHz，带宽4GHz） 【3】PCB板参数：t=1.6mm，er=4.4mm 【4】回波损耗小于损耗最小； (2) 阻抗匹配可改善系统的信噪比； (3) 功率分配网络(如天线阵的馈源网络)中的 阻抗匹配将降低幅度和相位的误差； (4) 阻抗匹配可保持信号源工作的稳定性； (5)阻抗匹配可提高传输线的功率容量。
阻抗匹配的方法是在负载与传输线之间接 入匹配器，使其输入阻抗作为等效负载与 传输线的特性阻抗相等。
微波技术实验报告
微波技术实验报告一、实验目的1．学习矢量网络分析仪的基本工作原理；2．初步掌握AV3620矢量网络分析仪的操作使用方法；3．掌握使用矢量网络分析仪测量微带传输线不同工作状态下的S参数；4．通过测量认知1/4波长传输线阻抗变换特性。
二、实验设备及装置图网络分析仪AV362012RF带通滤波器三、实验内容1. 矢量网络分析仪操作实验2. 微带传输线测量实验四、实验步骤实验一：⏹步骤一调用误差校准后的系统状态⏹步骤二选择测量频率与功率参数（起始频率600 MHz、终止频率1800 MHz、功率电平设置为-10dBm）⏹步骤三连接待测件并测量其S参数⏹步骤四设置显示方式⏹步骤五设置光标的使用实验二：⏹步骤一调用误差校准后的系统状态⏹步骤二选择测量频率与功率参数（起始频率100 MHz、终止频率400 MHz、功率电平设置为-25dBm）⏹步骤三连接待测件并测量其S参数五、实验结果实验一：1．S11反射系数2. S11驻波比3. S11史密斯圆图4. S22反射系数5. S22驻波比6．S22反射系数7. S21最小和最大正向插入损耗8．多通道同时显示S21：S21对数幅度S21相位实验二：开路状态驻波比、反射系数、史密斯圆图短路状态驻波比、反射系数、史密斯圆图负载匹配状态驻波比、反射系数、史密斯圆图六、数据处理终端开路：ZL=无穷大，传输线长度为波长/4，根据,得到Z=0，根据反射系数=,得到反射系数为-1，根据驻波比=，得到驻波比为无穷大终端短路：ZL=0，传输线长度为波长/4，根据,得到Z=无穷大，根据反射系数=,得到反射系数为1，根据驻波比=，得到驻波比为无穷大终端匹配：ZL=50Ω，传输线长度为波长/4，根据,得到Z=50Ω，根据反射系数=,得到反射系数为0，根据驻波比=，得到驻波比为1七、思考题1. 从图1-3上分析，如果测量被测微波器件的2端口S参数，其内部开关将处于什么工作状态？端口一接地，端口二接信号源2. 对记录的数据进行分析，并思考为什么开路负载时在短路点的光标，在接上短路负载后会在开路点附近？根据阻抗变换原理，，，当负载开路时，输入阻抗为短路，负载短路时，输入阻抗为开路。
微波实验报告
实验2 微带分支线匹配器一、实验目的：1．熟悉支节匹配器的匹配原理2. 了解微带线的工作原理和实际应用3．掌握Smith图解法设计微带线匹配网络二、实验原理支节匹配器是在主传输线上并联适当的电纳（或者串联适当的电抗），用附加的反射来抵消主传输线上原来的反射波，以达到匹配的目的。
单支节匹配器，调谐时主要有两个可调参量：距离d和由并联开路或短路短截线提供的电纳。
匹配的基本思想是选择d，使其在距离负载d处向主线看去的导纳Y是Y0+jB形式。
然后，此短截线的电纳选择为-jB，根据该电纳值确定分支短截线的长度，这样就达到匹配条件。
双支节匹配器，通过增加一支节，改进了单支节匹配器需要调节支节位置的不足，只需调节两个分支线长度，就能够达到匹配（但是双支节匹配不是对任意负载阻抗都能匹配的，即存在一个不能得到匹配的禁区）。
三、实验内容已知：输入阻抗Zin=75欧负载阻抗Zl=（64+j35）欧特性阻抗Z0=75欧介质基片εr=2.55，H=1mm假定负载在2G赫兹时实现匹配，利用图解法设计微带线单支节和双支节匹配网络，假设双支节网络分支线与负载的距离d1=四分之一波长，两分支线之间的距离为d2=八分之一波长。
画出几种可能的电路图并且比较输入端反射系数幅度从1.8GHz至2.2GHz的变化四、实验步骤（一）单支节1.在Smith导纳圆图上画出负载ZL所处的VSWR圆，标出其与单位电导圆的交点。
这里可以有两个交点，选择离负载较近的那个点进行计算。
角度为-105.4°。
-105.4°-93.31°=-198.71°198.71°/2=99.35°L=1.4373mm。
3. 再将图中标记改为显示导纳值，由图得出支节的电纳为-j0.5310494.由图求出短路点距离支节接入点的电长度。
角度为（180°-56°）/2=62°5.再由TXLINE，输入角度值，算出微带线的参数。
1／4波长阻抗变换器的分析
1／4波长阻抗变换器的分析1/4波长阻抗变换器的分析摘要：阻抗匹配⽹络已经成为射频微波电路中的重要组成部分，主要是由于匹配使得电路中的反射电压波变少，从⽽损耗减少。
同时，匹配⽹络对器件的增益，噪声，输出功率还有着重要的影响。
在微波传输系统，它关系到系统的传输效率、功率容量与⼯作稳定性，关系到微波测量的系统误差和测量精度，以及微波元器λ件的质量等⼀系列问题。
本⽂讨论了传输线的阻抗匹配⽅法，并着重分析了4λ阻抗变换器的优点。
阻抗变换器，并举例说明了多节4关键字：阻抗匹配;匹配⽹络；匹配⽅法，阻抗变换器1引⾔传输理论指出，通常情况下，传输线传输的电压或电流是由该点的⼊射波和反射波叠加⽽成的，或者说是由⾏波和驻波叠加⽽成的。
在由信号源及负载组成的微波系统中，如果传输线和负载不匹配，传输线上将形成驻波。
有了驻波⼀⽅⾯使传输线功率容量降低，另⼀⽅⾯会增加传输线的衰减。
如果信号源和传输线不匹配，既会影响信号源的频率和输出功率的稳定性，⼜会使信号源不能给出最⼤功率、负载⼜不能得到全部的⼊射功率。
因此传输线⼀定要匹配。
匹配可分为始端匹配和终端匹配。
始端匹配是为了使信号源的输出功率最⼤，采⽤的⽅法是共轭匹配；终端匹配是为了使传输线上⽆反射波，使传输功率最⼤，采⽤的⽅法是阻抗匹配。
2.匹配理论 2.1共轭匹配共轭匹配的⽬的是使信号源的功率输出最⼤，这就要求传输线信号源的内阻和传输线的输⼊阻抗互成共轭值。
假设信号源的内组为g g g jX R Z +=，传输线的输⼊阻抗为in in in jX R Z +=，如图1.1所⽰。
则*=gin Z Z 即g in g in X X R R -==,图1.1 共轭匹配满⾜共轭匹配条件的信号源输出的最⼤功率为：gg g gg R E R R E P 8421222max== 2.2⽆反射匹配⽆反射匹配的⽬的是使传输线上⽆反射波，即⼯作于⾏波状态。
需要使信号源内阻及负载阻抗均等于特性阻抗，即0Z Z Z L g ==图1.2⽆发射匹配隔离器⼜称单向器，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。
四分之一波长管吸声系数测量及性能分析
V ol 40No.4Aug.2020噪声与振动控制NOISE AND VIBRATION CONTROL 第40卷第4期2020年8月文章编号：1006-1355(2020)04-0219-04四分之一波长管吸声系数测量及性能分析齐成婧，毛崎波（南昌航空大学飞行器工程学院，南昌330063）摘要：噪声已经成为一个重要的环境污染，四分之一波长管可以用于噪声控制。
对传递函数法测量结果进行修正，可以准确获得任意管径的四分之一波长管的吸声系数。
实验结果表明，四分之一波长管固有频率会随着管长增加而减小，且有效长度的修正取决于管壁材料；实验中采用的针管式四分之一波长管结构简单且频率更易调节，可以通过改变其管长，来改变四分之一波长管的固有频率，降低不同频率范围的噪声。
关键词：声学；四分之一波长管；固有频率；吸声系数；噪声控制；中图分类号：TB535.2文献标志码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-1355.2020.04.039Experimental Investigation of Sound Absorption Coefficient Measurement and Performance Analysis of Quarter-wave TubesQI Chengjing ,MAO Qibo(School of Aircraft Engineering,Nanchang Hangkong University,Nanchang 330063,China )Abstract :Noise pollution has become a serious environmental problem.It is well-known that quarter-wave tubes can be used to control noise effectively.The sound absorption coefficient of a quarter-wave tube with an arbitrary diameter can be accurately measured by correcting the measurement results of the transfer function method.The experimental results show that the natural frequency of the quarter-wave tube decreases as the tube length increases,and the correction of effec-tive length depends on the material of the tube wall.The simple needle-tube type quarter-wave tube used in this experiment has a simple structure and its length can be adjusted easily.By adjusting its length,the intrinsic frequency of the quarter-wave tube can be modulated.A significant sound pressure reduction can be achieved when the quarter-wave tube is tuned to the target frequency.Keywords :acoustics;quarter-wave tube;intrinsic frequency;sound absorption coefficient;noise control噪声和大气污染、水污染被认为是当今世界的三大公害。
基于双节四分之一波长变换线的阻抗匹配约瑟夫森参量放大器[发明专利]
![基于双节四分之一波长变换线的阻抗匹配约瑟夫森参量放大器[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/247e701d5627a5e9856a561252d380eb62942305.png)
专利名称：基于双节四分之一波长变换线的阻抗匹配约瑟夫森参量放大器
专利类型：发明专利
发明人：孙国柱,左权,江俊良,张凯旋,许问渠,魏兴雨,郭婷婷,周天石,李子硕,王硕,盛怡凡,曹春海,吴培亨
申请号：CN202210491629.5
申请日：20220507
公开号：CN114665836A
公开日：
20220624
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种基于双节四分之一波长变换线的阻抗匹配约瑟夫森参量放大器，包括输入输出端口、阻抗匹配传输线、非线性LC谐振器和直流偏置线，其中阻抗匹配传输线由两段的四分之一波长传输线构成，采用共面波导传输线形式，共面波导中心导体宽度与缝隙宽度根据所需阻抗值进行调整。
本发明有效降低了阻抗匹配部分结构设计复杂度，实现非线性谐振器与外部传输线的阻抗匹配，总的谐振频率在较大范围内连续可调，器件性能优异可靠。
申请人：南京大学
地址：210023 江苏省南京市栖霞区仙林大道163号
国籍：CN
代理机构：南京理工大学专利中心
代理人：封睿
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1/4波长阻抗变换器的分析摘要：阻抗匹配网络已经成为射频微波电路中的重要组成部分，主要是由于匹配使得电路中的反射电压波变少，从而损耗减少。
同时，匹配网络对器件的增益，噪声，输出功率还有着重要的影响。
在微波传输系统，它关系到系统的传输效率、功率容量与工作稳定性，关系到微波测量的系统误差和测量精度，以及微波元器λ件的质量等一系列问题。
本文讨论了传输线的阻抗匹配方法，并着重分析了4λ阻抗变换器的优点。
阻抗变换器，并举例说明了多节4关键字：阻抗匹配;匹配网络；匹配方法，阻抗变换器1引言传输理论指出，通常情况下，传输线传输的电压或电流是由该点的入射波和反射波叠加而成的，或者说是由行波和驻波叠加而成的。
在由信号源及负载组成的微波系统中，如果传输线和负载不匹配，传输线上将形成驻波。
有了驻波一方面使传输线功率容量降低，另一方面会增加传输线的衰减。
如果信号源和传输线不匹配，既会影响信号源的频率和输出功率的稳定性，又会使信号源不能给出最大功率、负载又不能得到全部的入射功率。
因此传输线一定要匹配。
匹配可分为始端匹配和终端匹配。
始端匹配是为了使信号源的输出功率最大，采用的方法是共轭匹配；终端匹配是为了使传输线上无反射波，使传输功率最大，采用的方法是阻抗匹配。
2.匹配理论 2.1共轭匹配共轭匹配的目的是使信号源的功率输出最大，这就要求传输线信号源的内阻和传输线的输入阻抗互成共轭值。
假设信号源的内组为g g g jX R Z +=，传输线的输入阻抗为in in in jX R Z +=，如图1.1所示。
则*=gin Z Z 即g in g in X X R R -==,图1.1 共轭匹配满足共轭匹配条件的信号源输出的最大功率为：gg g gg R E R R E P 8421222max== 2.2无反射匹配无反射匹配的目的是使传输线上无反射波，即工作于行波状态。
需要使信号源内阻及负载阻抗均等于特性阻抗，即0Z Z Z L g ==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。
图1.2无发射匹配隔离器又称单向器，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。
2.3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，使其输入阻抗作为等效负载与传输线的特性阻抗相等。
信号隔离匹配负载图1.3 阻抗匹配匹配器是一个两端口的微波元件，要求可调以适应不同负载，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负载的反射波(二者等幅反相)，即“补偿原理”。
常用的匹配器有4λ阻抗变换器和支节匹配器。
本文只介绍4λ阻抗变换器。
2.3.1 4λ阻抗变换器4λ阻抗变换器由一段特性阻抗为01Z 的4λ传输线构成。
如图4所示，图1.4 4λ阻抗变换器假设负载为纯电阻，即L L R Z =。
则有：LL L in R Z jR Z jZ R Z Z 201010101)4tan()4tan(=⋅+⋅+=λβλβ 为了使0Z Z in =实现匹配，则必须使L R Z Z 001=由于无耗线的特性阻抗为实数，故4λ阻抗变换器只能匹配纯电阻负载。
若当L L L jX R Z +=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LZ ~LL R Z =组： 0in 0max ,KZ R Z R m ==ρ可将4λ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。
若4λ线在电压波腹点接入，则4λ线的特性阻抗为：ρρ00001Z Z Z Z =⋅=若4λ线在电压波节点接入，则4λ线的特性阻抗为ρ00001Z K Z KZ Z Z ==⋅=单节4λ阻抗匹配器的主要缺点是频带窄。
当工作波长为 l0 时，40λ=l , 对单一工作频率0f ，当R Z Z 001=可实现匹配，即0Z Z in =。
当工作频率'f 偏离0f 时，0'0,2,4Z Z l l in ≠≠≠=πβλλ。
0≠Γ，而是：010101001010100tan tan tan tan Z ljR Z l jZ R Z Z ljR Z ljZ R Z Z Z Z Z in in +++-++=+-=Γββββ图1.5 4λ阻抗变换器示意图把R Z Z 0201=代入得： lR Z j Z R Z R βtan 2)(000++-=Γ （1）LZ ~Γ200sec 211⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=ΓθZ R RZ （2）在中心频率附近：2242'00'ππλλλλπβθ→⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛=⋅==l 则 ∞→θsec 从而θcos 200RZ Z R -≈Γ（3） 当0=θ，相当于0=l ，此时阻抗变换器不存在，Γ最大。
0max Z R Z R +-=Γ （4）由(3)、(4)可画出Γ随θ(或 f )变化的曲线 , 曲线作周期为π的变化。
设允许m Γ≤Γ，则其工作带宽对应于θ∆限定的频率范围。
由于θ偏离2π时Γ曲线急剧下降, 故工作带宽很窄。
图1.6 单节4λ变换器的带宽特性当m Γ=Γ时, 则通带边缘上的θ值为m θθ=1、m θπθ-=2，且由式(2)，有)(12arccos020Z R R Z m m m -Γ-Γ=θ通常用分数带宽q W 表示频带宽度，q W 与m θ有如下关系m m m q f f f W θππθθπθθϑ422)(012012-=--=-=-=对于单一频率或窄频带的阻抗匹配而言，一般单节4λ阻抗变换器提供的带宽能够满足要求。
但若要求在宽带内实现阻抗匹配，就必须采用双节、三节或多 节4λ阻抗变换器。
2.3.2多节4λ阻抗变换器多节4λ阻抗变换器是由许多长度相同（在中心频率上是41波长）、特性阻抗不等的均匀传输线所构成的。
各传输线特性阻抗呈阶梯变化，阶梯上的反射在输入端相互抵消，只要阶梯阻抗变换变化的足够慢，就能保证足够的带宽匹配。
对于一阶阻抗变换器如图图1.7 单节4λ阻抗变换器由上文所述知，特性阻抗01Z 为，L R Z Z 001=对于2节网络如图图1.8 二节4λ阻抗变换器同理可得⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧===L in in in R Z Z Z Z Z Z 2022022011 由上式消去1in Z 和2in Z 后可得00201Z Z R Z L =对于3节网络，如图图1.9 三节4λ阻抗变换器则同理可得⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧====L in in in in in RZ Z Z Z Z Z Z Z Z 203332022022011从式中消去1in Z 、2in Z 和3in Z 后可得L R Z Z Z Z 0020301=对4节网络,如图图2.1 四节4λ阻抗变换器⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧=====L in in in in in in in R Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z 20444203332022022011 从上式消去1in Z 、2in Z 、3in Z 和4in Z ，整理得004020301Z Z Z R Z Z L =由以上同理可得对于5节网络，有L R Z Z Z Z Z Z 00402050301=对于6节网络，有0060402050301Z Z Z Z R Z Z Z L =……由以上可以归纳以下公式：∏∏+=+=-=2!12!10212.,n i n i L i i n R Z Z Z 为奇数 ∏∏==-=21210212.,n i n i i L i n Z Z R Z为偶数对归纳公式的证明证明：当1=n 时，公式成立。
假设：当k n =时，公式也成立，即⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧====L kink in in in in R Z Z Z Z Z Z Z Z Z 2032022022011 成立。
当1+=k n 时，有⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧=====+++L k ink ink kinkin in in in RZ Z Z Z Z ZZ Z Z Z Z Z 220112032022022011 从上式中从下往上逐个消去ini Z ()1,2,3,,,1 k k i +=，即可得到结论公式，即1+=k n 时，公式也成立，故得证。
3关于阻抗匹配的思考 3.1 阻抗匹配的作用(1) 匹配时传输功率最大，功率损耗最小； (2) 阻抗匹配可改善系统的信噪比；(3) 功率分配网络(如天线阵的馈源网络)中的阻抗匹配将降低幅度和相位的误差；(4) 阻抗匹配可保持信号源工作的稳定性；(5)阻抗匹配可提高传输线的功率容量(K Z U P br br ⋅=0221)。
3.2 4λ阻抗匹配器的应用举例例：已知一传输线的特性阻抗为0Z ,负载为016Z R Z L L ==，则：（1）如果用一段4λ线实现匹配，求：该段线的特性阻抗01Z 为多少，反射系数12Γ为多少？（2）如果用三段4λ线实现匹配，求：每段线的特性阻抗n Z 0为多少，反射系0数n 2Γ为多少？解：（1）由式L Z Z Z 001=代入初始条件016Z R Z L L ==，得：0014Z Z =则，反射系数为：534400000010012=+-=+-=ΓZ Z Z Z Z Z Z Z （2）由式子 ⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧====L in in in in in Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z 203332022022011 代入初始条件016Z R Z L L ==，得：o Z Z Z Z 0203014=01Z 、02Z 及03Z 的取值有多种情况：若取0012Z Z =、0024Z Z =、0038Z Z =，则可得：3122000000100112=+-=+-=ΓZ Z Z Z Z Z Z Z 31242400000102010222=+-=+-=ΓZ Z Z Z Z Z Z Z 31484800000203020322=+-=+-=ΓZ Z Z Z Z Z Z Z 由结果知，多节4λ阻抗变换器将反射分摊到各级，这样就使各级的反射都不大，降低了对传输线参数需求。
此方法会是利用4λ线的反射来抵消L Z 的反射，则入射波和反射波将会叠加，这就会引起电压和电流波腹升高。
电压波腹升高会导致负载击穿，造成全反射；电流波腹升高产生大量的热使线烧断。
前面介绍了传输线阻抗匹配的基本原理和常用的匹配方法。
应当指出，匹配的方法和匹配器的形式是很多的，应该根据实际情况具体分析采用。
同时应明确阻抗匹配的重要，在设计时应注意。
这篇论文的完成，首先应归功于任课老师。
他对该论文从选题，构思到最后定稿的各个环节给予细心指引与教导,使我得以最终完论文。