smith与阻抗匹配.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2014/3/18,#,阻抗匹配与,Smith,原理,一、阻抗匹配及其意义,二、阻抗匹配基础知识,三、,smith,圆图分析总结,四、如何利用,smith,圆来分析阻抗？,阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，主要用于传输线上，使高频的微波信号皆能传至负载点，减少反射损耗，得到最大功率输出工作状态。,一、阻抗匹配及其意义：,二、阻抗匹配基础：,参量的认识,信号在传输线上由于阻抗不匹配等原因，会有回波损耗，因此用反射系数,、驻波系数比,VSWR,等来衡量信号传输的效率。,Z,0,VSWR=(1+,|)/(1-|),传输线上的阻抗常用,Z,0,表示，称为特性阻抗。典型值是,50,欧姆和,70,欧姆。传输线特性阻抗常取,50,欧姆。,75,欧姆：,一般用在视频传输，有限电视网络，天线馈线，长途电讯应用等场合。,600,欧姆：,电报和电话使用的裸露平行导线也是典型的阻抗。线径标准,22,的双绞线，平均阻抗大约在,120,欧姆左右，这是另一种具有自己特有特性阻抗的传输线。,300,欧姆：,某些天线系统中使用,300,欧姆的双引线，以匹配折合半波阵子在自由空间阻抗。,传输线以及相关介绍：,Smith,原理：,反射系数同轴圆,反射系数,圆图解说,阻抗圆,实数电阻圆,虚数电抗圆,导纳圆,实数电导圆,虚数电导圆,Smith,圆图,反射系数同轴圆：,=|,|,e,j,=,r,+j,i,e,j,=cos+jsin,r,2,+,i,2,=|,2,i,r,阻抗圆：,电阻圆详解,1,、以,r,（,0-,）的范围值来研究圆的趋势。,2,、相同圆周，电阻值（实部）相同。反射系数，,VSWR,不尽相同，根据公式,3,、阻抗圆与反射系数的关系：（,1,，,0,）点对应的是最大的反射系数,1,。,4,、实际中没有负的电阻，如果出现负阻值，有可能产生振荡。,5,、选择一个对应于新电阻值的圆周就等于选择了一个新的电阻。,（,1,，,0,）,阻抗圆：,电抗圆详解,1,、同一圆周上是具有相同虚部,x,的阻抗，,x,可以是正数和负数，故上下是对称关系；,2,、所有的圆公共切点（,1,，,0,），圆心在,r,=1,上。,阻抗圆：,电阻圆与电抗圆关系,1,、上半圆阻抗为感抗，下半圆阻抗为容抗；,2,、,单位圆为纯电抗，实轴为纯电阻；,3,、实轴的右半轴为电压波腹，左半轴为电压波节；,点的位置,特点,意义,坐标原点,行波状态。越靠近原点的点，也就越接近匹配状态。,点,(1,0),开路驻波状态。电压波腹（电流的波节）位置,。,点,(-1,0),短路驻波状态。电压波节（电流的波腹）位置,。,阻抗圆：,三大标志点,阻抗圆：,上下半圆,圆,特点,意义,单位圆,驻波圆，圆上各点阻抗为纯电抗，这也是传输线驻波状态时的特征。,匹配圆,阻抗调配点的集合，对传输线的匹配有重要的意义,实轴,特点,意义,正实轴,是行驻波状态时电压波腹位置的集合。,负实轴,是行驻波状态电压波节的集合。,阻抗圆：,实轴意义,导纳圆：,由阻抗圆演变,=|,|,e,j,=,r,+j,i,Z,l,=(1+,z,)/(1-,z,),归一化导纳,y=1/Z,l,y,l,=(1-,z,)/(1+,z,),=(1+,e,j,z,)/(1-,e,j,z,),导纳圆：,规律总结（两种表述之一）,第一种（独立）：,两个公式在形式上是完全相同的，所以导纳圆图与阻抗圆图在图形坐标的数值、符号和曲线形状上是相同的，可以把阻抗圆图当作导纳圆图来使用，但是图上各点所代表的物理含义要作不同的解释。,导纳圆：,规律总结（两种表述之二）,第二种（关联）：,将阻抗圆图旋转,180,就可以得到新的导纳圆图。,与阻抗圆图相比，其图的形状、数值和符号都发生了变化。,各点的物理含义并不改变，表示对应阻抗下的导纳。,Smith,圆图与阻抗分析,1.,进行阻抗归一化,2.,依照,smith,图确定轨迹,3.,寻找匹配点移动方向,4.,选取相应,L,C,器件搭配电路,实例分析一：,实例分析二：,匹配电路设计规则：,（,-1,，,0,）,（,1,，,0,）,1,电容在阻抗上是负性，在导纳上是正性；电感正好相反；,串联电容呈负性，导纳圆上分析简便；并联时阻抗圆上简便。电感相反；,2,若向,a,方向移动，串联电感；,若向,b,方向移动，串联电容；,3,若向,c,方向移动，并联电感；,若向,d,方向移动，并联电容；,匹配电路不能有额外的功率损耗，因此只采用电感和电容来设计。,容抗：,R,c,=1/,（,jwc,）,感抗：,R,L,=jwL,匹配电路模式：,匹配电路设计深入,-,双频带匹配：,匹配电路设计深入,变容二极管匹配：,1.,用在频带宽度上的匹配，在一个区间上变化。,2.,匹配电路要简洁。,3.,引起非线性问题。,匹配电路设计深入,开关型匹配：,1.,电压高低电平控制开关动作，能解决非线性问题。,开关型匹配结果：,