【精品文献】17微波传输线匹配理论下载_Word模板_7

【精品文献】17微波传输线匹配理论实验十七微波传输线匹配理论实验十七微波传输线匹配理论一、实验目的 1. 了解基本的阻抗匹配理论及阻抗变换器的设计方法。 2. 利用实验模组实际测量以了解匹配电路的特性。 3. 学会使用软件进行相关电路的设计和仿真，分析结果。二、预习内容 1( 熟悉微波课程有关阻抗匹配的理论知识。 2( 熟悉微波课程有关阻抗变换器的理论知识。三、实验设备项次设备名称数量备注 1 微波扫频仪 1套 2 微波功分器 1只 3 50Ω BNC 连接线 2条四、理论分析 (一) 基本阻抗匹配理论: 如图1(a)所示:输入信号经过传输以后，其输出功率与输入功率之间存在以下关系，信号的输出功率直接决定于输入阻抗与输出阻抗之比。 2V2SPout,I,R,,RLL2Vout Rs (R，R)SL 2V SR,k,RP,Vs LSinR RLS k,P,,Poutin2(1，k) 图1(a) : 输出输入功率关系图输出功率与阻抗比例的关系图见图14,1(b)。 82 实验十四匹配理论 1 0.75 输出 Poutk()0.5功率 Output Power 0.25 0 kK=R/R LS ratio of RL to Rs ( k = RL / Rs ) 图1(b)输出功率与阻抗比的关系由图1(b)可知，当R=R 时可获得最大输出功率，此时为阻抗匹配状态。推而广之，LS*如图1(c)所示，当输入阻抗Z 与负载阻抗Z间有Z=Z的关系时，满足广义阻抗匹配SLSL 的条件。所以，阻抗匹配电路也可以称为阻抗变换器(Impedance Transformer)。 Pout Zs ZVs L Z L*当Z=Z,即是[匹配](Matched) LS 图1(c) : 广义阻抗匹配关系图 (二) 阻抗变换器的设计原理: 阻抗变换器的设计方法，根据使用元件及工作频率高低，大致可分为无源元件型(Lumped Device Type)和传输线型(Transmission Line Type)两种。 ?.无源元件型此种电路是利用电感及电容来设计。根据工作频宽的大小，基本上可分为L 形(L-Network)、T形(T-Network)及П(П-Network)等三种。 (A) L形匹配电路(L-type Matching Network) 步骤一:决定工作频率fc、输入阻抗R及输出阻抗R。 S L =Xs / Rs Q S Pout Rs Xs Vs X LR L R RLS Q= R / X L LL 图 2(a) L型匹配电路 : Rs < RL : 83 实验十七微波传输线匹配理论步骤二:如图2(a)中所示，当电路匹配时，Q=Q。依下列公式计算出Q ,Q: SLSL RLQQ,,,1 SLRS 步骤三:判别R < R(如图2(a)所示)或R > R (如图2(b)所示)。 SLSL Pout R SX L Vs X SR LRR S L 图 2(b) L型匹配电路 : Rs > RL : (1) R < R: SL RLX,Q,R,X, SSSLQL (2) R > R: SL RS X,,X,Q,RSLLLQS 步骤四:若R < R，如图2(c),(d)中所示，选择 L-C低通式或C-L高通式电路。SLSPSP 根据下列公式计算出电路所需电感及电容值: 图 2(d) Cs-Lp高通式 L型图 2(c) Ls-Cp低通式 L型 (a) L-C低通式 : SP 84 实验十四匹配理论 X1SL,,C, SP2,f2,f,XCCL (b) C- L高通式: SP 1XLC,,L, SP2f,X2f,,CSC 步骤五:若R > R，如图2(e)( f ) 中所示，选择 C- L低通式或L- C高通SLPSPS式电路。按下列公式计算出电路所需电感及电容值: 图 2(e) Cp- Ls低通式L型图2(f) Lp - Cs高通式L型 (a) C- L低通式: PS 1XLC,,L, PS2,f,X2,fCSC (b) L- C高通式 : PS X1SL,,C,PS 2,f2,f,XCCL (B) T型匹配电路(T-type Matching Network)(以R < R为例) SL步骤一:决定工作频率fc、负载Q值、输入阻抗R及输出阻抗R。并求 SL 出R= MIN( R，R). small SL 步骤二:依图2-3(a)中所示及下列公式计算出X、X、X及X。 S1P1P2S2 Pout R SX S1 XS2 Vs XXR P R LR LR S P12 图 3(a) T型匹配电路 85 实验十七微波传输线匹配理论 R2 RRQXQRX,,(，1),,,,,smallS1SP1Q RRQ,,1,X,,X,Q,R 2P2S22LRQL2 步骤三:根据电路选用元件的不同，可有四种形式。如图 2-3(b)(c)(d)(e) 所示。其中电感及电容值之求法，如下所列: X1L,,C, 2,f2,f,XCC (b) (c) (d) (e) (C)П形匹配电路(П-type Matching Network)(以R

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