_电路阻抗匹配网络的设计

图 2 电容分压式电路
阻抗变换网络均有电抗元件组成，其消耗的功率忽略不计，根据
功率守恒原则，可以计算出：
2
≠ ≠ R'L =
C1 +C2 C1
RL
2
≠ ≠ 和 R'L =
L1 +L2 L1
RL
要使 R'L 与前级网络的负载相同，
只要改变 C1、C2 或 L1、L2 的即可。 需要指出的是：当外界负载不是
电路传输的能量会反射回来，产生驻波，严重时会引起馈线的绝缘层
及发射机末级功放管的损坏。 随着电子技术的发展，尤其是在现代高
速电路的设计过程中，传输电路的阻抗匹配也是一项非常重要的工程
技术指标，可实现高速变化的信号完整传输。
1.阻 抗 匹 配 的 分 类
通常实现阻抗匹配的目的有两个：一是消除信号源（或电源）与负
同样适用于高频、高速和微波电路。 阻抗匹配常见于各级放大电路之
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间；放大电路与负载之间；信号的传输电路之间；测量仪器与被测电路
之间；天线与接收机或发射机与天线之间，等等。 如果信号传输电路之
间不能做到阻抗匹配，其输出功率就不能全部送到负载上，信号还会
产生失真，甚至造成电路元器件的损坏，尤其在高频和微波电路中，经
［责任编辑：张新雷］
●
（上接第 876 页） 过程中采取的修理方法以及最终的修理效果进行对 照和评价。
（2）建立修理信息管理系统。 建立修理信息管理系统的目的是收 集信息与数据、积累修理经验。
4．化 工 设 备 大 修 工 序 质 量 控 制
化工设备维修质量是由维修单位各项工作质量和维修过程中的 工序质量来决定的。 虽然不同化工设备千差万别，其维修过程各不相 同，但它们的维修质量都是由一道道的工序维修形成的，每道工序的 质量都影响化工设备的维修质量。 所以，工序是维修质量形成的基本 环节。 因此加强对维修作业场工序的质量控制，成为维修过程质量控 制的关键。
0.引 言
信号或者电能在传输的过程中，为了实现信号的无反射传输或最
大功率的传输，要求电路连接实现阻抗匹配。 阻抗匹配关乎着系统的
性能，电路实现阻抗匹配可使系统的性能达到约定准则下的最优。
阻抗匹配的概念不仅适用于强电领域，也适用于弱电领域；不仅
适用于模拟电路，也适用于数字电路；不仅适用于低频、低速电路，也
纯电阻而含有电抗分量时，上述变换
图 3 电感分压式电路
关系仍然适用。
2.3 倒 L 型选频匹配网络
倒 L 型网络由两个异性电抗元件 X1、X2 组成，常用的两种电路如 图 4（a）、（b）所示，其中 RL 是负载电阻，RL′是二端网络在工作频率处 的等效输入电阻。
在已知 RL 和 RL′时，要求解 X1、X2，只要将 X2 与 R2 的串联形式等 效变换为 Xp 与 Rp 的并联形式，如图 4（c）所示，将 X2 与 R2 的并联形 式等效变换为 Xs 与 Rs 的串联形式，如图 4（d）所示即可。
络可以在较窄的频率范围内实现理想的阻抗匹配。
3.结 束 语
阻抗匹配对于信号的最大功率传输和无反射传输（信号的完整传
输）有着重要的意义。 本文所介绍的几种电路或网络虽然可以实现阻
抗匹配，但是只是适用于高、低频范围内，而且要通过选频电路实现阻
抗匹配。 若要在高速、微波电路和长距离信号传输过程中实现阻抗匹
同性质，另一个异性质）。
为了设计阻抗匹配网络，就必须计算出网络中各元件的数值。 在
阻抗匹配网络的设计计算中，利用镜像参数是比较方便的。
对于 T 型网络和 Π 型网络这样的无源网络，可以采用开路阻抗
和短路阻抗作为网络参数。 该网络参数分别是：
输出
端口
开
路时
的
输入
阻抗
：（Zin
）∞
=
U觶 1 I觶 1
I觶 2 =0
阻抗变换网络，而对于微波电路，一般采用传输线阻抗变换的方式，对 于高速电路，可采用传输线阻抗变换和阻抗匹配端两种办法并用的方 式。 我们在这里仅仅讨论高频电路的阻抗变换网络
（a）
（b）
图 1 变压器阻抗换电路
2．1 变压器阻抗变换电路
图 1（a）为变压器阻抗变换电路，（b）为考虑次级影响后的初级等
效电路，R'L 是 RL 等效到初级的电阻。 若 N1、N2 分别为初次级电感线
The Designing of Impedance Matching Network in The Circuit WANG Cui-zhen WU Ling-yan CHEN Shi-xia
(Qingdao Branch ,Naval Aeronautical Engineering Institute , Qingdao Shandong,266041) 【Abstract】This paper introduces the classify of impedance matching in the basis of stating it/s signification. It also analyzes the methods which carrys out impedence matching via impendence transforming. 【Key word】Impedance Matching；impendence transforming；Matching network；Choosing frequency
2
PL=IL2Rl=
Eg Rl
2
2
(Rg +Rl ) +(Xg +Xl )
可以证明 Zl=Zg*，当 Xl=-Xg,且 Rl=Rg 时，即 时，负载吸收（消耗）的
2
功 率 最 大 ，且 最 大 功 率 为 ：RLmax=Eg
4Rl 。
这种阻抗关系称为共轭阻抗
匹配。
共轭匹配的典型应用是在最佳接收机设计时（如通信设备和雷达
作者简介：唐旭东（1979—），男 ，汉 族 ，2002 年 毕 业 于 宁 夏 大 学 机 械 工 程 系 化工机械专业，获得工学学士学位，助理工程师，现主要从事施工管理方面的工 作。
［责任编辑：张慧］
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电路中形成驻波，并对信号源信号造成干扰。
无反射阻抗匹配主要应用在信号的完整性传输过程中，要求信号
不失真的进行传输，不能出现驻波、过冲、振荡等现象。
如阻抗为纯电阻，则上述两种匹配条件是一样的。
2．阻 抗 变 换 网 络
实现电路阻抗匹配的办法是进行阻抗变换， 阻抗变换方法有多
种，对于高、低频电路一般采用变压器、电容或电感分压的方式或采用
如已知阻抗变换前后的阻抗 Zc1、Zc1 和传输系数 thγ，通过上式可
以求出 T 型网路的电路参数
Z1=
Zc1 thγ
- 姨Zc1 Zc2
shγ
，Z2=
Zc2 thγ
- 姨Zc1 Zc2
shγ
，Z3=
姨Zc1 Zc2
shγ
根据 Π 型网络和 T 型网络的等效变换关系（阻抗的 Δ、Y 型等效
变换），也可以求出 Π 型网络的电路参数
Z2 +Z3 Z1 +Z3
(Z1 Z2 +Z2 Z3 +Z3 Z1 )
姨 姨 姨 thγ= shγ = chγ
A12 A21 = A11 A22
(Zin )0 = (Zin )∞
Z1 Z2 +Z2 Z3 +Z3 Z1 (Z1 +Z3 )(Z2 +Z3 )
其中，A11、A12、A21、A22 为网络的 A 参数。
5.结 束 语
质量控制是化工设备大修管理的核心，是决定大修活动成败的关 键，它极大地影响着化工设备重新投入使用之后所发挥的工作效率大
小，影响着工程的完成进度。 按照其业务特点，化工设备大修质量控制 可以划分为四个阶段，即维修计划阶段、现场修理阶段、质量验收阶段 和质量跟踪阶段。 科
● 【参考文献】
［1］张 琦 ．现 代 机 电 设 备 维 修 质 量 管 理 概 论 [M]．北 京 :清 华 大 学 出 版 社 ，2004． ［2］秦 静 ，方 志 耕 ，关 叶 青 ．质 量 管 理 学 [M]．北 京 :科 学 出 版 社 ，2005． ［3］王 汉 功 ．化 工 设 备 全 系 统 全 寿 命 管 理 [M]．北 京 :国 防 工 业 出 版 社 ，2003．
科技信息
○机械与电子○
SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION
2009 年 第 33 期
电路阻抗匹配网络的设计
王翠珍 吴凌燕 陈世夏 （中国人民解放军海军航空工程学院青岛分院 山东 青岛 266041）
【摘 要】本文在阐述阻抗匹配意义的基础上，介绍了阻抗匹配的分类，并分析了高低频电路中通过阻抗变换实现阻抗匹配的方法。 【关键词】阻抗匹配；阻抗变换；匹配网络；选频匹配
的接收机），此处的信号源代表天线接收到的信号，负载获得最大功率
意味着能有效地利用接收到的能量。 当然，在最佳发射机中实现发射
机的输出阻抗与天线阻抗共轭匹配，意味着发射机中能量能够有效地
传输到天线上发射到空中。
1．2 无反射传输条件
当 Zl=Zg 时 ，信 号 源 与 负 载 阻 抗 匹 配 ，此 时 ，信 号 源 的 输 出 全 部 被 负载吸收，而无反射波，这种情况称为无反射阻抗匹配。 当 Zl≠Zg 时， 信号源与负载阻抗不匹配， 不匹配负载则将一部分功率反射回去，在
Za =
cthγ-
Zc1
姨Zc1
1
，Zb= 姨Zc1Zc2
shγ，Zc = cthγ-
Zc2
姨Zc2
1
姨Zc2 shγ
姨Zc1 shγ
需要注意的是：变压器阻抗匹配电路和电感电容分压式阻抗匹配
电路可以在较宽的范围内实现阻抗匹配，但是严格计算可知，在各频
率点上的阻抗变换值是有差别的。 而倒 L 型、Π 型网络和 T 型网络网
在 X1 与 Xp 并联谐振时，有
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科技信息
○机械与电子○
SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION
2009 年 第 33 期
X1+Xp=0,RL'=Rp, 根据阻抗电路的串并联等效变换条件，有 R'L=Rp=(1+Q2e)RL
姨 则 Qe =
RL ' -1 RL
可以求得选频匹配网络电抗值
输出
端口
短
路时
的
输入
阻抗
：（Zin
）0
=
U觶 1 I觶 1
U觶 2 =0
输
入
端
口
开
路
时
的
输
出
阻
抗
：（Zout
）∞
=
U觶 2 I觶 2
I觶 1 =0
为：
姨 Zc1= 姨(Zin )0 (Zin )∞ =
Z1 +Z3 Z2 +Z3
(Z1 Z2 +Z2 Z3 +Z3 Z1 )
姨 姨 Zc1= (Zout )0 (Zout )∞ =
X2 = 姨RL (RL '-RL ) ,
姨 X1 = Xp =R'L
RL R'L -R'L
输入端口短路时的输出阻抗：（Zout ）o =
U觶 2
＆
I 2 U觶 2 =0
对于图 5 所示的 T 型网络，它的输入、输出阻抗和传输系数分别
图 5 T 型网络
图 6 Π 型网络
图 4 倒 L 型网络
同理，对于图 4（d）所示。 可以求得：
姨 X2 =RL
RL RL -R'L
,
X1
= 姨R'L(RL -R'L )
可 见 ，采 用 图 （a）所 示 电 路 ，可 以 在 谐 振 频 率 处 增 大 负 载 电 阻 的 等
效值。 而图（b）所示电路可以在谐振频率处减小负载电阻的等效值。
2．4 T 型和 Π 型选频匹配网络
T 型网络和 Π 型网络各由三个电抗元件组成（其中两个电抗元件
圈匝数，则接入系数 p= N2 N1
。
RL 折合到初级后的等效电阻为
R'L =
1
2
RL
或
g'L=p2gL
p
对于自耦变压器有相同的变换关
系。
2．2 电容、电感分压式电路
电容、电感分压式阻抗变换电路分
别如图 2、3 所示。 图中 C1、C2、L 和 C、 L1、L2 组成阻抗变换网络，可以将负载 RL 变换成前级网络需要的负载阻抗 R'L。
载之间的反射波，保证传输信号的传输质量，这种阻抗匹配称为无反
射匹配；二是使电源（或信号源）输出最大功率，这种阻抗匹配称为最
大输出功率匹配。
1.1 实现最大功率传输的条件
假设信号源内阻抗 Zg＝Rg＋jXg（该阻 抗 既 可 以 是 信 号 源 的 阻 抗 ，也 可以是前一级电路的输出阻抗 ），负载阻抗为 Zl＝Rl＋jXl（也可以是下一 级电路的输入阻抗），负载得到功率为：
配，还需要用传输线或波导等其它方法实现。 科
● 【参考文献】
［1］ 赵 震 初 .无 线 电 技 术 基 础 .北 京 理 工 大 学 出 版 社 ,2004． ［2］ 姜 茂 仁 .航 空 高 频 电 子 线 路 .海 潮 出 版 社 ,2002． ［3］ 张 肃 文 .高 频 电 子 线 路 .高 等 教 育 出 版 社 ,2008．