兩大類阻抗匹配原理和方法

2022-08-27 06:12:06 字數 1881 閱讀 1432

題目:請闡述兩大類阻抗匹配的原理和方法;試用導納圓圖討論三株線匹配器的匹配原理。

答:一、兩大類阻抗匹配原理及方法:

1、利用λ/4阻抗變換器進行匹配:

原理:利用λ/4傳輸線的阻抗變化作用。

方法:(1)、利用λ/4線對純電阻性負載進行匹配,當乙個特性阻抗為zc的λ/4傳輸線終端接以純電阻性負載rl時,其始端輸入阻抗zin=zc2/rl,即其具有變換電阻值的作用。

(2)、利用λ/4線對複數阻抗的負載進行匹配,需要先將復阻抗變為實阻抗,然後再利用方法一對其進行變換。復阻抗變為實阻抗方法有兩種,法一:將λ/4線接於主傳輸線中的電壓波節點或波腹點處;法二:

將λ/4線仍接在終端,但在終端再併聯長為l的短路線等。

2、利用併聯電抗性元件進行匹配:

方法:單株線匹配器進行匹配、雙株線匹配器進行匹配和三株線匹配器進行匹配。

原理:(1)、單株線匹配器:在主傳輸線上距負載d處,併聯一長度為l的短路(或開路)支節。

具體工作原理是:在距離負載d(d<λ/2)處的線上找到歸一化導納為y1=1+jb1的點,由此可確定d;再在該處併聯乙個歸一化電納y2=-jb1,由此可確定l,進而實現與主傳輸線的匹配,y=y1+y2=1。

(2)、雙株線匹配器:距負載兩個固定的位置處各併聯乙個短路線(或開路線)支節。具體工作原理是:

在aa'和bb'截面處各併聯乙個短路支線(a和b),支線a距終端負載的距離d1可選定,兩支線距離d2可選取λ/4,λ/8,3λ/8等,為了得到系統匹配,應有yb=1,且需yb'=1+jb',即應使yb'落在導納圓圖的g=1的電導圖上,即實部為1,其虛部可利用調節枝節b的長度,使其產生的導納抵消虛部的影響,從而在截面bb'處得到ybb'=1,使傳輸線得到匹配。

(3)、三株線匹配器:距負載三個固定的位置處,各併聯乙個短路線(或開路線)支節。具體工作原理是:

在傳輸線截面aa'、bb'和cc'處各併聯著短路支線a、b、c,a與b,b與c之間距離均為d2,通常取d2=λ/4或λ/8,。歸一化導納中的電導總是大於1或小於1,如下圖,若電導小於1,若取d2=λ/4,則yia不在盲區之內,此時可用支線a和b進行調配,而支線c不起作用;若電導大於1,則yia已落在a和b兩支線不能起調配作用的盲區內,此時可利用支線b和c調配到匹配狀態,a不起作用。

雙株線調配器原理示意圖雙株線調配器等效電路三株線調配器等效電路

2、導納圓圖討論三株線匹配器的匹配原理:

在傳輸線截面aa'、bb'和cc'處各併聯著短路支線a、b、c,a與b,b與c之間距離均為d2,通常取d2=λ/4或λ/8,。歸一化導納中的電導總是大於2或小於2。

電導小於2時(如下圖),若取d2=λ/8,則yia不在盲區之內,此時可用支線a和b進行調配,而支線c不起作用,為使其不對傳輸線產生影響,可令其長度為λ/4,此時對於支線a和b組成的調配系統用雙株線導納原圖進行分析:首先d2=λ/8時,其輔助圓為g=1的電導圓逆時針旋轉π/2所得的圓。根據負載導納yl(yl=1/zl)在導納圖上找到表示歸一化負載導納的點,以此點到座標原點的距離為半徑,以座標原點為圓心畫等反射係數圓,因在訊號源側,所以沿圓周將此點順時針旋轉(4πd1/λ)rad,得到表示截面aa'處未考慮支線a的作用時的歸一化輸入導納yia的點。

然後,調節支線a的長度l1,使該點沿著等g圓移動,直至與輔助圓相較於一點,此點即表示截面aa'處總的歸一化輸入導納yaa',以此點到座標原點的距離為半徑,以原點為圓心畫等反射係數圓,沿圓周順時針將此點旋轉π/2,落在g=2的圓上的一點,此點即表示截面bb'處未考慮支線b的作用時的歸一化輸入導納yib。然後調解支線b使它所產生的電納與yib中的電納相抵消,從而使截面bb'處總歸一化輸入導納ybb'=1,是傳輸得到匹配。

若電導大於2,則yia已落在a和b兩支線不能起調配作用的盲區內,此時可利用支線b和c調配到匹配狀態,a不起作用。此時將aa'開路,這時從負載端到bb'的距離為d1+d2,旋轉的角度增大能轉出死區,以下的的方法同上。

三株線調配器等效電路導納圓圖

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