天津大学李媛微波技术与天线第二章.pptVIP

设A1=|A1|e jφ0，则传输线上电压、电流的模值为  |U(z)|=|A1|[1+|Γl|2+2|Γl| cos(φl-2βz)]1/2 |I(z)|= [1 +|Γl|2-2|Γl| cos(φl-2βz)]1/2  传输线上任意点输入阻抗为复数，其表达式为 2.4 传输线的工作状态 行驻波条件下传输线上电压、 电流的分布 2.4 传输线的工作状态 相应该处的电压、电流分别为  |U|max=|A1|［1+|Γl|］ |I|min= ［1-|Γl|］ 于是可得电压波腹点阻抗为纯电阻, 其值为  Rmax=Z0 讨论: ① 当cos(φl-2βz)=1时, 电压幅度最大, 而电流幅度最小, 此处称为电压的波腹点, 对应位置为 zmax= (n = 0, 1, 2, …) 2.4 传输线的工作状态 可见，电压波腹点和波节点相距λ /4，且两点阻抗有如下关系： Rmax·Rmin=Z02 2.7 传输线的阻抗匹配 一、传输线的匹配状态 1) 负载阻抗匹配 负载阻抗匹配是负载阻抗等于传输线的特性阻抗的情形, 此时传输线上只有从信源到负载的入射波, 而无反射波。匹配负载完全吸收了由信源入射来的微波功率; 而不匹配负载则将一部分功率反射回去，在传输线上出现驻波。当反射波较大时，波腹电场要比行波电场大得多, 容易发生击穿，这就限制了传输线能最大传输的功率，因此要采取措施进行负载阻抗匹配。负载阻抗匹配一般采用阻抗匹配器。 2) 源阻抗匹配 电源的内阻等于传输线的特性阻抗时，电源和传输线是匹配的，这种电源称之为匹配源。对匹配源来说，它给传输线的入射功率是不随负载变化的，负载有反射时，反射回来的反射波被电源吸收。可以用阻抗变换器把不匹配源变成匹配源，但常用的方法是加一个去耦衰减器或隔离器，它们的作用是吸收反射波。 3) 共轭阻抗匹配 设信源电压为Eg，信源内阻抗Zg=Rg+jXg，传输线的特性阻抗为Z0，总长为l，终端负载为Zl，则始端输入阻抗Zin为 负载得到的功率为 要使负载得到的功率最大，首先要求  Xin=-Xg 此时负载得到的功率为 可见当 时P取最大值，此时应满足：Rg=Rin 2.7 传输线的阻抗匹配 无耗传输线信源的共扼匹配 2.7 传输线的阻抗匹配 因此, 对于不匹配电源, 当负载阻抗折合到电源参考面上的输入阻抗为电源内阻抗的共轭值时, 即当 时, 负载能得到最大功率值。通常将这种匹配称为共轭匹配。此时，负载得到的最大功率为 2.7 传输线的阻抗匹配 对一个由信源、传输线和负载阻抗组成的传输系统，希望信号源在输出最大功率的同时， 负载全部吸收, 以实现高效稳定的传输。 因此一方面应用阻抗匹配器使信源输出端达到共轭匹配, 另一方面应用阻抗匹配器使负载与传输线特性阻抗相匹配。由于信源端一般用隔离器或去耦衰减器以实现信源端匹配, 因此我们着重讨论负载匹配的方法。 阻抗匹配方法从频率上划分为窄带匹配和宽带匹配，从实现手段上划分为串联λ/4阻抗变换器法、 支节调配器法。下面就来分别讨论两种阻抗匹配方法。 二、阻抗匹配的方法 传输线阻抗匹配方法示意图 2.7 传输线的阻抗匹配 1) λ/4阻抗变换器法 当负载阻抗为纯电阻Rl且其值与传输线特性阻抗Z0不相等时, 可在两者之间加接一节长度为 λ/4、特性阻抗为Z01的传输线来实现负载和传输线间的匹配, 如图 1- 11（a）所示。 λ/4阻抗变换器 2.7 传输线的阻抗匹配 由无耗传输线输入阻抗公式得 因此当传输线的特性阻抗 时, 输入端的输入阻抗Zin=Z0, 从而实现了负载和传输线间的阻抗匹配。由于传输线的特性阻抗为实数, 所以 λ/4阻抗变换器只适合于匹配电阻性负载; 若负载是复阻抗, 则需先在负载与变换器之间加一段传输线, 使变换器的终端为纯电阻, 然后用 λ/4阻抗变换器实现负载匹配, 如图 1- 11（b）所示。由于 λ/4阻抗变换器的长度取决于波长, 因此严格说它只能在中心频率点才能匹配, 当频偏时匹