射频微波电路导论（第二版）第3章匹配理论.ppt

通常使用的调配电路是在销钉基础上形成的螺钉调配器(单螺钉等效单枝节和三螺钉等效三枝节), 基本结构都是在宽边中央打孔插入销钉,外加传动或锁紧装置形成的。 2. 同轴线匹配电路 同轴线的销钉调配就是在外导体上插入螺钉。在小功率时使用尚可,大功率时不能使用。 大功率下,销钉处会打火。大功率时匹配元件用串联或并联枝节实现,如图3-17 所示。 ?图 3-17 同轴线串联、 并联短截线 波导销钉和同轴枝节匹配器都可以看作枝节匹配的具体形式,都可用圆图或软件设计。工程实际中,直接用网络分析仪或测量线检视系统驻波,逐个调整螺钉也是一个比较直观的方法。 微带,波导或同轴匹配电路的实验调整是必要的。从样件设计、 试制到技术稳定成熟有一定的过程。即使成熟产品,每批材料不同,加工工艺差异,也需要适当的调整。 3.6 微波网络参数 3.6.1 四个参数的定义 如图3-18 所示,按电流和电压、 入射波和反射波两种信号关系描述双口网络。 图 3-18双口网络的参数定义 1. ［Z］、［Y］和［A］参数 由网络端口处的电压电流关系,可得［Z］、 ［Y］ 和［A］参数。 U1=Z11I1+Z12I2 U2=Z21I1+Z22I2 即 I1=Y11U1+Y12U2 I2=Y21U1+Y22U2 即 阻抗参数［Z］的物理意义为 I2=0, 2端口开路 I1=0, 1端口开路 I2=0, 2端口开路 I1=0, 1端口开路 （3-31） （3-30） 导纳参数［Y］ 和传输参数［A］的物理意义也可用同样的方法求得。 ［Z］、［Y］ 和［A］参数对特性阻抗或特性导纳的归一值为［z］、 ［y］ 和［a］(经常会用到)。 2. ［S］参数 端口的电压等于入射波加反射波,电流等于入射波减反射波。二倍入射波等于电压加电流,二倍反射波等于电压减电流, 即 U=a+b I=a-b 2a=U+I 2b=U-I （3-32） 散射参数［S］定义为 b1=S11a1+S12a2  b2=S21a1+S22a2 即 散射参数［S］的物理意义为 （3-33） a2=0, 2端口匹配 a1=0, 1端口匹配 a2=0, 2端口匹配 a1=0, 1端口匹配 （3-34） S11和S22是两端的反射系数,S12和S21是两端之间的传输系数。 3.6.2 四个参数之间的转换 射频/微波工程中,散射参数［S］使用最多,因为端口反射系数概念清晰,容易测量,端口之间的传输系数就是衰减或增益,便于工程使用。但是网络级联时,使用［A］参数很方便,多个网络［A］参数相乘就是整个网络的［A］参数。这就需要在［S］和［A］之间进行转换,通常是把每个网络单元的［S］变为［A］,相乘后得到整个网络的［A］,再变为［S］。考虑归一化参数,［z］＝［Z］/Z0, ［y］＝［Y］/Y0, a11＝A11,a12＝A12/Z0,a21＝A21/Y0,a22＝A22。下面给出［z］、 ［y］、 ［a］、 ［s］间的变换关系。 1. 已知［z］ （3-35） （3-36） （3-37） 2. 已知［y］ （3-40） （3-39） （3-38） 3. 已知［a］ 4. 已知［s］ （3-44） （3-45） （3-46） 两端口网络的四个矩阵的之间的变换有软件可以使用。工程中尽可能使用这些软件,减少手工计算,以免出错。 步骤三: 根据电路选用元件的不同,可有四种形式,如图 3-8(b)、 (c)、 (d)、 (e)所示。其中电感及电容值的求法如下： （3-19） 图3-8 T型匹配电路及其具体形式 设计实例： 设计一个工作频率为400MHz,带宽为40MHz的50～75Ω的T型阻抗变换器。  步骤一: 决定工作频率fc=400MHz,负载Q值=400/40=10,输入阻抗Rs=50Ω,输出阻抗RL=75Ω,Rsmall=min (Rs,RL)=50 Ω。 步骤二: 参考图3-8(a),按公式计算出Xs1、Xp1、 Xp2及Xs2： R=Rsmall (Q2+1)=5050 Xs1=QRs=500 Xs2=Q2RL=610.8 步骤三: 根据电路选用元件的不同,可有四种形式, 选用图3-8(b)所示电路。 其中电感及电容值的求法如下： T型匹配电路的最后结果如图3-9所示。 图3-9 T型匹配电路设计实例 3.3.3 П型匹配电