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1、5 阻抗匹配和调谐,本章要求：掌握L型集总参数匹配方法；掌握单支短截线匹配方法，理解双支短截线匹配方法；掌握Smith圆图在匹配过程中的应用方法。,电路结构：功能：加匹配网络后输入阻抗为 Z0。注意：匹配网络左端传输线上反射为0；匹配网络与ZL间存在多次反射。,5 阻抗匹配和调谐,5 阻抗匹配和调谐,为什么要匹配:最大功率考虑；对接收机中的敏感元件如天线、低噪放等进行匹配可改善系统信噪比；常用阻抗匹配网络作天线阵馈电网络以减小幅相误差。设计考虑:复杂度:用最简单的设计实现合乎要求的功能；带宽:频宽需求；可行性:可行性评估(waveguide 用tuning stubs)；可调性:调整性(依负载
2、情况变化)。,5.1 用集总元件匹配（L网络）,利用两个电抗性元件将任意负载匹配到传输线。,图 5.2 L-节匹配网络(a)用于zL 在1+jx 圆内的网络(b)用于zL 在1+jx 圆外的网络,8 种不同的 matching circuits。,zin=1-jx,yin=1-jB,最简单的匹配网络类型,图(a),5.1.1 解析解法（analytic solution）,两组(B,X),1+jx圆内,匹配要求,对于实数 X&B，要求 两组解,图(b),5.1.1 解析解法（analytic solution）,ZL=100+j50,zL=2+j,Zin,X=-25,x=-0.5,ZC=50,
3、zin=zL+jx=2+j0.5,Zin=?,YL=1/ZL=100+j50 S,yL=2+j,Yin=?,B=-25,b=-0.5,ZC=50,yin=yL+jb=2+j0.5,zL=2+j,zin=2+j0.5,Zin,yL=2+j,yin=2+j0.5,Yin,5.1.2 Smith 圆图解（smith chart solutions）,例题5.1 L节阻抗匹配（重点掌握）图a的基本步骤：找到归一化负载阻抗点；找到负载阻抗的导纳点；电纳相加后应在导纳圆图的1+jb上；找到转换成阻抗圆图上的1-jx阻抗点；串接+jx电抗，归一化阻抗 z1，匹配。,0.2,1.2,0.5,zL=2-j1,y
4、L=0.4+j0.2,y=0.4+j0.5,z=1-j1.2,B=0.3/100=0.003,X=1.2100=120,jB=jc=j0.003C=0.003/(2500)=0.96 nF,jX=j L=j120L=120/(2500)=38.2 nH,0.2,1.2,0.5,zL=2-j1,yL=0.4+j0.2,y,z=1+j1.2,B=-0.7/100=-0.007,X=-1.2100=-120,jB=-j/L=-j0.007L=1/(0.0072500)=45.5 nH,jX=-j/c=-j120C=1/(1202500)=2.65 pF,-j0.7,-j1.2,例题5.1 L节阻抗匹
5、配（重点掌握）,例题5.1的解(a)L节匹配网络的Smith圆图(b)两种可能的L节匹配电路(c)在(b)中的匹配电路的反射系数的幅值与频率的关系曲线,用于微波集成电路的集总元件,P194,5.2 单短截线调谐,图5.4 单短截线调谐电路(a)并联短截线(b)串联短截线,与负载端距离d处，利用一个长度为l 的开路或短路短截线使得在短截线后的阻抗为Z0。并联调谐短截线在微波带线结构中特别容易实现。,并联短截线,串联短截线,短路短截线 开路短截线,+,=,+,=,5.2.1 并联短截线调谐,可以有smith圆图解及解析解例题5.2 单短截线并联调谐Smith圆图解基本步骤：找到归一化负载阻抗点，作
6、SWR圆；找到负载导纳点；将阻抗圆图看成导纳圆图，找到SWR圆与1+jb导纳圆的两个交点y1、y2；算出两个d的电长度；找到交点y1、y2对应的 jb点，y1并联-jb、y2并联+jb后匹配；找到短（开）路点y（0）点，顺时针转到-jb点和+jb点，算出短（开）路线长度l1和l2。,Smit圆图解,解析解,0.284l,作图:绘一同心圆,1.,2.,例题,并联开路短截线实现,0.284l,同心圆交 1+jb 圆于两点,读数分别为 及,0.171l,0.328l,d1,d2,4.,并联开路短截线从左端点顺时针转(往源方向),对于，电纳:-j1.33,对于，电纳:j1.33,0.284l,0.147l,0.353l,l1,l2,+j1.33,-j1.33,d1,d2,l2,l1,例题5.2 短路单短截线并联调谐,解析解,求d&l,自学,5.2.2 串联短截线调谐,可以有smith圆图解及解析解例题5.3 单短截线串联调谐smith 圆图解的基本步骤：找到归一化负载阻抗点，作SWR圆；找到SWR圆与1+jx阻抗圆图的两个交点z1、z2；算出两个d的电长度；找到交点z1、z2对应的 jx点，z1串联-jx、z2串联+jx后匹配；找到开（短）路点z（0）点，顺时针转到-jx点和+jx点，算出开（短）路线长度l1和l2。,d2,d1,l1,l2,z开路点,例题5.3 开路单短截线串联调谐,
