电磁场与电磁波（第2版）陈抗生-6.pptVIP

电磁场与电磁波 阻抗匹配及阻抗匹配器 负载的阻抗匹配 传输线与负载匹配，传输线处于行波状态，传输的功率大，效率高。 传输线与负载的匹配对于信号的有效传输与利用十分重要。 传输线的阻抗匹配实际包括两个方面：信号源与传输线的匹配，以及负载与传输线的匹配。 其方法是在负载与传输线之间加入一匹配装置，对匹配装置的基本要求是引入的附加损耗尽量小、频带宽、能适应各种负载（可调节）。 匹配的基本思路是负载不匹配引起的反射刚好被匹配器引入的反射相抵消，使得从匹配装置左面看进去的输入阻抗等于传输线特征阻抗，从而使传输线处于行波状态。 ?/4变换器 如果负载阻抗是纯电阻，可用?/4阻抗变换器进行匹配。 ?/4变换器是接在传输线与纯电阻负载之间的一段长度为?/4的传输线，其特征阻抗Zc1等于负载电阻RL与传输线特征阻抗Zc乘积的平方根，即 可移动单可变电纳匹配器 （a）可移动单可变电纳匹配器 （b）工作原理 yL=gL+jbL为归一化负载导纳点。 并联支路传输线离开负载沿主传输线移动，从主传输线与支路传输线连接点右边向负载看进去的输入导纳yin可从yL点沿等|?L|圆旋转得到。 连接点与负载之间电长度l/?刚好使yin落在g=1的等g圆上，即yin=1+jbin，就是图(b)中的A点或B点。 然后调节并联支路传输线短路面位置使并联支路引入的归一化电纳为–jbin。这样从连接点左边看进去的归一化输入导纳yin=1，从而实现负载与传输线的匹配。 双可变电纳匹配器 （a）双可变电纳匹配器 （b）工作原理 负载导纳yL=gL+jbL经过主传输线变换到与第一个并联支路传输线连接点的输入导纳为yin=yA=gA+jbA，即图中的yA点。 调节第一个并联支路传输线短路面位置，由第一个并联支路引入的电纳jb1使得yin=yA+jb1=gA+j(bA+b1)刚好与虚线圆相交，交点为图中的yA1或yA2点。 第二个并联支线与第一个并联支线间隔为?/4。经过?/4主传输线变换，yin变换到g=1的等g圆上。即图中的yB1或yB2。 最后通过第二个并联支线引入的电纳使从第二个并联支线连接点左边看进去的输入导纳yin=1，达到匹配。 对于两并联支线间距为?/4的双可变电纳匹配器，如果yin在g=1的圆内，则不可能实现负载与传输线匹配，即存在所谓匹配的“死区”。 三可变电纳匹配器 （a）三可变电纳匹配器 （b）工作原理 在三可变电纳匹配器中，如果对于第一、第二个并联支线组成的双可变电纳匹配器，负载位于不匹配的“死区”，那么对于第二第三个并联支线组成的双可变电纳匹配器，要匹配的负载就一定出“死区”，因为经过第一、第二个并联支线间?/4传输线的变换沿等|?L|线转过180?，一定不在g=1的圆内。 天线阻抗匹配 天线阻抗匹配 已知馈线特征阻抗75?，测得AA负载总阻抗为ZA = (150 + j150)?。现欲用单可变电纳匹配器进行匹配，求单可变电纳匹配器离开AA面距离l1以及并联短路传输线（特征阻抗Zc2 = 75?）长度l2。 主教材例2-14圆图数据 同轴线结构双可变电纳匹配器 微带放大器电路匹配 基于微带线的直流偏置去耦电路 阶跃电压作用下的传输线 （a）与源、负载连接的传输线 （b）电路刚接通（t = 0+）时的等效电路 t = 0时刻，开关S动作使源与传输线接通，相当于一阶跃电压加到传输线 t = 0+，传输线上只有入射波，没有反射波，传输线负载Zc 等效，故得 此电压、电流波以介质中光速传播。当波到达传输线终端（z = l），如果ZL≠Zc，部分能量反射回来往源方向传播，当反射回来的波到达传输线始端（z = 0），如果Zg≠Zc，一部分能量又反射回来往负载（z = l）方向传播。如此不断重复下去 。 阶跃电压作用下的传输线 t = 0+ 当t1 = T/2时 当t = T，波到达传输线终端（z = l）， 假定ZL = 2Zc 当 阶跃电压作用下的传输线 当t = 2T，反射波U1– 到达始端（z = 0） 假定Rg = 4Zc，则 ?g = 0.6。 当t=5T/2 如果把上面过程继续进行下去，传输上最终电压分布为 将?l、?g代入上式，得到 这就是阶跃电压加到传输线始端，传输线达到稳态时的电压。 阶跃电压作用下传输线的瞬变过程 传输线为任意波形电压u(t)激励时 的瞬态分析 脉冲持续时间为?的信号可表示为 两个阶跃函数ε (t)的组合 传输线为任意波形电压ε(t)激励时，先将激励波形分解为多个矩形电压脉冲的叠加，然后研究传输线为矩形电压激励时的瞬态响应，再把所有这些瞬态响应加起来就得到波源u(t)激励传输线的瞬态响应。 第6讲复习 复习要点