第八讲-微带匹配电路-单枝节匹配电路.ppt

微波技术与天线-第三章匹配理论3.4、微带型匹配电路、微带型匹配电路3.4.1微带线构成的电感和电容微波技术与天线-第三章匹配理论3.4、微带型匹配电路、微带型匹配电路微波技术与天线-第三章匹配理论3.4、微带型匹配电路、微带型匹配电路利用欧拉公式得到把d出看成端口1，负载处看成端口2，则写成矩阵的形式有：微波技术与天线-第三章匹配理论3.4、微带型匹配电路、微带型匹配电路传输线的等效结构微带线的等效电路图1微带线的等效电路图2利用基尔霍夫定律可得：微波技术与天线-第三章匹配理论3.4、微带型匹配电路、微带型匹配电路两电路等效条件微波技术与天线-第三章匹配理论3.4、微带型匹配电路、微带型匹配电路T型网络的传输线方程为等价条件微波技术与天线-第三章匹配理论3.4、微带型匹配电路、微带型匹配电路1、对于高阻抗线（），如果传输线电长度短于0.125，则传输线可等效为 串联电感。2、对于短低阻抗线，则可等效为并联电容。3.4.2微带的非连续性1.微带开路由于边缘效应，出现电容，可用一段理想开路等效。实际的开路线比理想开路线短：微波技术与天线-第三章匹配理论3.4、微带型匹配电路、微带型匹配电路2.微带间隙3.微带拐90度角若果是等宽度的线，45度切角，斜边为1.5W1.8W之间；宽度不等90度拐角，则切角的直边为各自宽度的0.565倍左右效果较好。3.4.3单枝节匹配电路先复习一下传输线的特殊情况。微波技术与天线-第三章匹配理论9复习终端开路/短路时传输线阻抗特性（1）传输线终端开路时，输入阻抗为 可用终端开路的传输线代替并联电容元件，在smith圆图上顺时针转动。当等价电容微波技术与天线-第三章匹配理论10复习终端开路/短路时传输线阻抗特性等价短路等价电感（2）传输线终端短路时，输入阻抗为 当可代替并联电感，在圆图上面逆时针转动。微波技术与天线-第三章匹配理论11复习终端开路/短路时传输线阻抗特性等价电容等价电感等价开路微波技术与天线-第三章匹配理论12复习终端开路/短路时传输线阻抗特性微波技术与天线-第三章匹配理论133.4、微带型匹配电路、微带型匹配电路微波技术与天线-第三章匹配理论3.4、微带型匹配电路、微带型匹配电路开路线开路线或短路线或短路线开路线开路线或短路线或短路线微波技术与天线-第三章匹配理论15单枝节匹配电路单枝节匹配电路并联短截线并联短截线基本思想：基本思想：选择选择长度长度d，使得距离，使得距离负载负载d处，输入导纳为处，输入导纳为Y0jB的形式，实现的形式，实现实实部部匹配；然后选择短截匹配；然后选择短截线的线的长度长度l，使其输入，使其输入电纳为电纳为jB，实现，实现虚部虚部匹配，即达到匹配的条匹配，即达到匹配的条件。件。问题问题求解短截线距离负载的距离求解短截线距离负载的距离d和短截线长度和短截线长度l。3.4、微带型匹配电路、微带型匹配电路微波技术与天线-第三章匹配理论16单枝节匹配电路单枝节匹配电路串联短截线串联短截线基本思想：基本思想：选择选择长度长度d，使得距离，使得距离负载负载d处，输入阻抗为处，输入阻抗为Z0jX的形式；然后选的形式；然后选择短截线的择短截线的长度长度l，使，使其输入电抗为其输入电抗为jX，即，即达到匹配的条件。达到匹配的条件。注：不论对于并注：不论对于并/串联形式，在负载阻抗、距离串联形式，在负载阻抗、距离d相相同的条件下，开路或短路短截线的长度相差同的条件下，开路或短路短截线的长度相差/4！3.4、微带型匹配电路、微带型匹配电路微波技术与天线-第三章匹配理论3.4、微带型匹配电路、微带型匹配电路开路线开路线或短路线或短路线并联传输线：沿等G圆转动连接传输线：沿等驻波比圆转动匹配思路：通过串联和并联传输线，从起始阻抗移动到目标阻抗目标阻抗目标阻抗起始阻抗起始阻抗开路线开路线或短路线或短路线微波技术与天线-第三章匹配理论3.4、微带型匹配电路、微带型匹配电路方法一、先并后串：先并联传输线沿等G圆移动使反射系数等于目标反射系数，再串联传输线沿等反射系数圆移动获得所需阻抗。缺点：不能到达匹配点开路线开路线或短路线或短路线目标阻抗目标阻抗中间阻抗中间阻抗并接线导纳并接线导纳=中间导纳中间导纳-起始导纳起始导纳串接线电长度串接线电长度=从中间阻抗点到目标阻抗点的电长度从中间阻抗点到目标阻抗点的电长度微波技术与天线-第三章匹配理论3.4、微带型匹配电路、微带型匹配电路方法一过程：1、经过起始阻抗作等G圆；2、径过目标阻抗作等反射系数圆；3、找到交点为中间点；目标阻抗目标阻抗起始阻抗起始阻抗中间阻抗中间阻抗开路线开路线或短路线或短路线微波技术与天线-第三章匹配理论3.4、微带型匹配电路、微带型匹配电路 4、并接线电纳等于=中间点电纳-起始点电纳 5、并接线电长度=从开路点（或短路点）到并 接线电纳点的电长度 6、串接线电长度=从中间点到目标点的电长度开路线开路线或短路线或短路线目标阻抗目标阻抗起始阻抗起始阻抗微波技术与天线-第三章匹配理论3.4、微带型匹配电路、微带型匹配电路方法二、先串后并串：先串接传输线沿等反射系数圆移动使电导等于目标电导，再并接传输线沿等电导圆移动获得所需阻抗。并接线导纳并接线导纳=目标导纳目标导纳-中间导纳中间导纳串接线电长度串接线电长度=从起始阻抗点到中间阻抗点的电长度从起始阻抗点到中间阻抗点的电长度开路线开路线或短路线或短路线微波技术与天线-第三章匹配理论3.4、微带型匹配电路、微带型匹配电路方法二过程：1、经过目标阻抗作等G圆；2、径过起始阻抗作等反射系数圆；3、找到交点为中间点；开路线开路线或短路线或短路线微波技术与天线-第三章匹配理论3.4、微带型匹配电路、微带型匹配电路 4、串接线电长度=起始阻抗点到中间点的电长度 5、并接线电纳等于=目标点电纳-中间点电纳 6、并接线电长度=从开路点（或短路点）到并 接线电纳点的电长度开路线开路线或短路线或短路线微波技术与天线-第三章匹配理论24 例例 单枝节单枝节匹配电路匹配电路圆图解法圆图解法1、归一化负载阻抗、归一化负载阻抗3.4、微带型匹配电路、微带型匹配电路输入阻抗输入阻抗2、确定短截线的类型和长度。、确定短截线的类型和长度。微波技术与天线-第三章匹配理论253.4、微带型匹配电路、微带型匹配电路采用采用3-4-5（a）的开路线结构，）的开路线结构，先并后串。先并后串。微波技术与天线-第三章匹配理论263.4、微带型匹配电路、微带型匹配电路采用采用3-4-5（a）的开路线结构，）的开路线结构，先并后串。先并后串。e.找出串联传输线的长度。从交点往电源方向移找出串联传输线的长度。从交点往电源方向移 转动，到达输入阻抗点，走过的电长度。转动，到达输入阻抗点，走过的电长度。微波技术与天线-第三章匹配理论273.4、微带型匹配电路、微带型匹配电路微波技术与天线-第三章匹配理论28 例例 单枝节单枝节并联匹配电路并联匹配电路圆图解法圆图解法负载阻抗负载阻抗 ZL60j80，设计，设计并联短路短截线并联短路短截线，使负，使负载与载与50 传输线匹配。假定负载在传输线匹配。假定负载在2GHz时匹配，负载时匹配，负载由电阻和电容串联而成，比较反射系数幅值从由电阻和电容串联而成，比较反射系数幅值从1GHz到到3GHz的变化。的变化。归一化负载阻抗归一化负载阻抗（1 1）确定短截线离负载距离）确定短截线离负载距离d；（2 2）确定短截线长度）确定短截线长度l。3.4、微带型匹配电路、微带型匹配电路微波技术与天线-第三章匹配理论29 例例 单枝节单枝节并联调谐并联调谐圆图解法圆图解法基本思路：基本思路：（1）选择）选择长度长度d，使得距离，使得距离负载负载d处，输入导纳为处，输入导纳为Y0jB的形式，的形式，实现实现实部实部匹配匹配（2）选择短截线的选择短截线的长度长度l，使其输入电纳为，使其输入电纳为jB，实，实现现虚部虚部匹配匹配负载导纳负载导纳沿沿等反射系数等反射系数圆圆旋转后，位于旋转后，位于1+jx圆上！圆上！输入导纳沿输入导纳沿等电导圆等电导圆旋转后，达到圆心！旋转后，达到圆心！3.4、微带型匹配电路、微带型匹配电路微波技术与天线-第三章匹配理论30匹配点匹配点 例例 单枝节并联匹配电路单枝节并联匹配电路圆图解法圆图解法沿沿反射系数圆反射系数圆旋转旋转在传输线上向电源移动在传输线上向电源移动目标是使移动后输入导纳目标是使移动后输入导纳变为变为Y0jB形式形式AB0.3450.1550.253.4、微带型匹配电路、微带型匹配电路微波技术与天线-第三章匹配理论31单枝节并联匹配电路单枝节并联匹配电路圆图解法小结圆图解法小结 （1 1）归一化负载阻抗，在圆图上找到归一化负载阻抗和）归一化负载阻抗，在圆图上找到归一化负载阻抗和导纳导纳yL；（2 2）从）从yL出发，在出发，在等反射系数圆等反射系数圆上（上（SWR圆）上，沿圆）上，沿顺时针顺时针方向方向（向电源）旋转，达到（向电源）旋转，达到SWR圆与导纳圆图上圆与导纳圆图上1jx圆的两个交点；圆的两个交点；（3）根据第（）根据第（2）步中）步中移动的电长度移动的电长度，得到并联短截线距离负载，得到并联短截线距离负载的距离的距离d；（4）确定并联短截线的归一化导纳值：）确定并联短截线的归一化导纳值：SWR圆与导纳圆图上圆与导纳圆图上1jx圆的两个交点对应的圆的两个交点对应的归一化导纳的电纳值归一化导纳的电纳值，即为并联短截线，即为并联短截线的的归一化导纳值的归一化导纳值的负值负值；（5）由圆图上）由圆图上开开/短路点短路点出发，沿大圆出发，沿大圆顺时针顺时针旋转（电纳不变）旋转（电纳不变）合适距离，达到对应的导纳点，根据旋转的电长度得到短截线长合适距离，达到对应的导纳点，根据旋转的电长度得到短截线长度度l的值。的值。3.4、微带型匹配电路、微带型匹配电路微波技术与天线-第三章匹配理论32 例例 单枝节匹配电路单枝节匹配电路解析解法解析解法负载阻抗负载阻抗移动距离移动距离d后输入阻抗后输入阻抗该点导纳该点导纳3.4、微带型匹配电路、微带型匹配电路微波技术与天线-第三章匹配理论33求出短截线电纳求出短截线电纳开路：开路：短路：短路：单株线调谐-解析解法微波技术与天线-第三章匹配理论34 例例 单短截线单短截线串联调谐串联调谐圆图解法圆图解法负载阻抗负载阻抗 ZL100j80，设计，设计串联开路短截线串联开路短截线，使负，使负载与载与50 传输线匹配。传输线匹配。归一化负载阻抗归一化负载阻抗（1 1）确定短截线离负载距离）确定短截线离负载距离d；（2 2）确定短截线长度）确定短截线长度l。3.4、微带型匹配电路、微带型匹配电路微波技术与天线-第三章匹配理论35 例例 单短截线单短截线串联调谐串联调谐圆图解法圆图解法基本思想：基本思想：（1）选择）选择长度长度d，使得距离负载，使得距离负载d处，输入阻抗为处，输入阻抗为Z0jX的形式的形式（2）选择短截线的）选择短截线的长度长度l，使其输入电抗为，使其输入电抗为jX负载阻抗负载阻抗沿沿等反射系数等反射系数圆圆旋转后，位于旋转后，位于1+jx圆上！圆上！输入阻抗沿输入阻抗沿等电阻圆等电阻圆旋转后，达到圆心！旋转后，达到圆心！3.4、微带型匹配电路、微带型匹配电路微波技术与天线-第三章匹配理论36 例例 单短截线单短截线串联调谐串联调谐圆图解法圆图解法沿反射系数圆沿反射系数圆顺时针旋转顺时针旋转在传输线上向电源移在传输线上向电源移动，动，目标是使移动后输入目标是使移动后输入阻抗变为阻抗变为Z0jX形式形式开路点开路点短路点短路点 求短截线长度时，从开求短截线长度时，从开路点路点/短路点出发旋转，也短路点出发旋转，也应按应按顺时针顺时针方向旋转！方向旋转！3.43.4微带匹配电路微带匹配电路微波技术与天线-第三章匹配理论37单短截线串联调谐单短截线串联调谐圆图解法小结圆图解法小结 （1 1）归一化负载阻抗，在圆图上找到归一化）归一化负载阻抗，在圆图上找到归一化负载阻抗负载阻抗zL；（2 2）从）从zL出发，在等反射系数圆上（出发，在等反射系数圆上（SWR圆）上，沿圆）上，沿顺时顺时针针方向（向电源）旋转，达到方向（向电源）旋转，达到SWR圆与阻抗圆图上圆与阻抗圆图上1jx圆圆的两个交点；的两个交点；（3）根据第（）根据第（2）步中移动的电长度，得到串联短截线距离）步中移动的电长度，得到串联短截线距离负载的距离负载的距离d；（4）确定串联短截线的归一化阻抗值：）确定串联短截线的归一化阻抗值：SWR圆与阻抗圆图圆与阻抗圆图上上1jx圆的两个交点对应的圆的两个交点对应的归一化阻抗的电抗值归一化阻抗的电抗值，即为并，即为并联短截线的联短截线的归一化阻抗值的归一化阻抗值的负值负值；（5）由圆图上开）由圆图上开/短路点出发，沿大圆短路点出发，沿大圆顺时针顺时针旋转（电阻不旋转（电阻不变）合适距离，达到对应的阻抗点，根据旋转的电长度得变）合适距离，达到对应的阻抗点，根据旋转的电长度得到短截线长度到短截线长度l的值。的值。3.4、微带型匹配电路、微带型匹配电路微波技术与天线-第三章匹配理论38 例例 单短截线串联调谐单短截线串联调谐解析解法解析解法该点阻抗该点阻抗负载阻抗负载阻抗移动距离移动距离d后输入阻抗后输入阻抗3.4、微带型匹配电路、微带型匹配电路微波技术与天线-第三章匹配理论39求出短截线电抗求出短截线电抗开路：开路：短路：短路：3.4、微带型匹配电路、微带型匹配电路微波技术与天线-第三章匹配理论40 例例 单短截线并联调谐单短截线并联调谐首要问题首要问题求解负载阻抗求解负载阻抗3.4、微带型匹配电路、微带型匹配电路微波技术与天线-第三章匹配理论41 例例 单短截线并联调谐单短截线并联调谐3.4、微带型匹配电路、微带型匹配电路微波技术与天线-第三章匹配理论42 例例 单短截线并联调谐单短截线并联调谐3.4、微带型匹配电路、微带型匹配电路微波技术与天线-第三章匹配理论43 例例 单短截线并联调谐单短截线并联调谐串联调谐呢串联调谐呢?3.4、微带型匹配电路、微带型匹配电路微波技术与天线-第三章匹配理论44虽然单株线总能实现负载匹配虽然单株线总能实现负载匹配,但位置随负载而定但位置随负载而定,不能预先确定不能预先确定,不方便不方便3.4、微带型匹配电路、微带型匹配电路