匹配网络剖析.pptVIP

6.4 混合参数元件电路的匹配 网络设计 在射频频段也常采用集总参数元件与分布参数元件混合使用的方法。 混合参数元件电路的匹配网络通常是由几段传输线以及间隔配置的并联电容构成，这种结构由于有集总参数的电容，结构比全部采用分布参数的匹配网络更紧凑。由于电感比电容有更高的电阻性损耗，所以混合参数元件的电路通常避免使用电感。 本节以微带线为例，讨论混合参数元件的匹配网络。图6.21为常见的微带线匹配网络，这种结构的优点是，在加工完电路之后，通过调整电容值及电容在微带线上的位置，可以调整电路的参数。 图6.21 混合参数构成的微带线匹配网络 规律6 负载在史密斯圆图上的位置决定有几种L形匹配网络。 规律7 任何负载都不能同时有图6.1中的8种L形匹配方式，因此所有L形网络都有匹配禁区。 6.2.2 信源与负载间L形共轭匹配网络 信源的匹配就是使信源的内阻ZS通过匹配网络变换后与负载互为共轭复数，此时信源的功率输出最大。射频电路中的这种情形比负载与传输线阻抗匹配的情形更为普遍。 信源与负载间L形共轭匹配网络由2个电抗性元件组成，也称为双元件匹配网络。与传输线与负载间L形匹配网络一样，信源与负载间L形共轭匹配网络同样共有8种组合，如图6.6所示。 图6.6 8种信源与负载间的L形共轭匹配网络 图6.8 例6.3用图 6.2.3 L形匹配网络的品质因数 传输线与负载之间的L形匹配网络，只能在中心频率f0保证传输线与负载之间匹配，使包含L形网络与负载在内的总输入阻抗位于史密斯圆图的中心，传输线上反射系数为0。 当频率偏离中心频率时，传输线上的反射系数将大于0。所以，上述匹配网络可以视为谐振频率为f0的谐振电路。 由于L形匹配网络是由串联或并联的电感或电容组成的，所以这种网络有滤波性。下面讨论L形匹配网络的品质因数，以得到匹配网络的带宽。 图6.9 史密斯圆图中的等Qn线 图6.10 例6.4用图 6.2.4 T形和π形匹配网络 在6.1节讨论过，匹配网络设计的4个准则是简单性、带宽、可实现性和可调整性。 L形匹配网络的优点是结构简单，但其节点数目和节点在圆图上的位置是固定的，匹配网络的带宽无法调整，设计没有灵活性。 为此，本节讨论T形和π形匹配网络。T形和π形匹配网络可以在设计时调整匹配网络的带宽，增加了设计的灵活性。 图6.11 T形和π形匹配网络 图6.12 例6.5用图 6.3 分布参数元件电路的匹配 网络设计 随着工作频率的提高，波长不断减小，当波长与元器件尺寸或电路尺寸相当时，可以采用分布参数元件实现匹配网络。 本节讨论用单支节、双支节及四分之一波长阻抗变换器实现匹配网络的方法，这种方法可以适用于微带线、带状线、同轴线及平行双导线，本节画图时用平行双导线说明匹配网络的结构。 6.3.1 负载与传输线的阻抗匹配 1. 单支节匹配 单支节匹配就是在主传输线上并联一个支节，用支节的电纳抵消其接入处主传输线上的电纳，达到匹配。 图6.14 单支节匹配 图6.15 例6.7用图 2. 双支节匹配 单支节匹配的优点是简单，缺点是需要调节支节的位置d1，这对于有些电路来说是困难的，解决的办法是采用双支节匹配。 6.16 双支节匹配 双支节匹配需要指出如下4点。 （1）双支节匹配中，支节长度的解有2组，一般选取支节长度较短的一组。 （2）d2不能取λ/2，这是因为l1的作用是调节l2的输入阻抗，如果d2取λ/2，则失去阻抗变换作用，达不到匹配。 （3）当d2=λ/8或d2=3λ/8时，若g12，也不能匹配。由此可见，双支节匹配不是对任意负载都能匹配，存在着不能匹配的死区。 （4）双支节匹配只能对一个频率达到理想匹配，当频率变化时，匹配条件被破坏。 3.λ/4阻抗变换器 6.3.2 信源与负载的共轭匹配 1. 支节与主传输线特性阻抗相同时单支节匹配 2. 支节与主传输线特性阻抗不同时单支节匹配 射频电路理论与设计 （第2版） 第6章 匹配网络 在射频电路的设计中，阻抗匹配是最重要的概念之一，是电路和系统设计时必须考虑的重要问题。在匹配网络的设计中，解析方法很繁杂，本章只讨论用史密斯圆图的设计方法。本章首先讨论匹配