传输线理论3阻抗匹配传输线上有驻波存在1、阻抗匹配概念匹配概念分为两种：无反射匹配和共轭匹配如图(a)所示，此时传输线上任意一点处的电压为信号源向负载传输的功率为信号源与端接传输线匹配（Zin=ZG）共轭匹配求解上式，得此功率大于或等于前述两种情形下的功率，同时注意到反射系数L,G,in可能不等于零。从物理意义而言，这意味着在某种情况下，失配线上的多次反射的功率可能同相相加，比传输线无反射时有更多的功率传送到负载。最后要说明的是，能使系统获得效率最佳的既不是无反射的负载匹配状态（ZL=Z0），也不是信号源共轭匹配状态。即使ZG＝ZL=Z0，即负载和信号源都是匹配的（无反射），但这是信号源产生的功率只有一半送达负载（一半损失在ZG），传输效率只有50％；只有使ZG尽可能小，才能使系统效率获得改善。2、负载阻抗的匹配方法2.1集总元件L节匹配网络在1GHz以下，可采用两个电抗元件组成的L节网络来使任意负载阻抗与传输线匹配。其结构如图所示：例：设计一L节匹配网络，在500MHz使负载ZL=200－j100与特性阻抗Z0=100的传输线匹配。解归一化负载阻抗zL=2-j1,位于1＋jx园内，故匹配网络及基于圆图的求解过程如图所示。归一化负载阻抗由此得到相应的元件值为：应用/4线段的阻抗变换特性有：/4阻抗变换器的幅频特性以下导出不匹配时的反射系数幅度对频率关系的近似表达式。由匹配段输入端看到的输入阻抗为由此得反射系数的幅度为：如假定为TEM传输线，则有不同负载阻抗比情况下，反射系数幅度对归一化频率的关系曲线如图所示。可以看出，负载不匹配越小（ZL/Z0越接近于1），带宽就越大。因此，若负载电阻与传输线特性阻抗的阻抗比过大（或过小），或要求宽带工作时，则可采用双节、三节或多节/4变换器结构，其特性阻抗Z01、Z02、Z03，…按一定规律定值，可是匹配性能最佳。2.3支节调配器利用和系统的|Γ|不变性，沿等|Γ|圆转到。专门把的圆称为匹配圆短路或开路适用于CAD的解析计算式并联单支节公式：d的两个主要解为：若由此求得的长度为负值，则加上/2取正的结果。解：串联单支节公式：若由此求得的长度为负值，则加上/2取正的结果。双支节匹配器－适用于CAD的解析计算式单支节调配器可用于匹配任意负载阻抗，但它要求支节位置d可调，这对同轴线、波导结构有困难。解决的办法是采用双支节调配器。双支节调配器是在距离负载的两个固定位置并联（或串联）接入终端短路或开路的支节构成的，如图所示。两支节之间的距离通常选取d=/8，d=/4或d=3/8，但不能取d=/2。通过选择两支节的长度达到匹配。第一支节左侧导纳给定d时，两支节的输入电纳及支节长度：给定d时可以匹配的GL值范围：例5.则可得3）双分支匹配器存在的匹配死区另一方面，又必须在辅助圆上。从反面表明：如果等电导圆不与辅助圆相交，即此类负载无法用双支节匹配。这里的电抗性负载匹配指的是直接用传输线段和并联支节匹配带电抗性负载(Note，不是纯电抗)。1.单枝节匹配匹配对象：任意负载其中调节参数：枝节距负载距离d和枝节长度l。分析枝节匹配的方法均采用倒推法——由结果推向原因。(8-12)［例1］Z０=50Ω的无耗传输线，接负载Zl=25+j75Ω采用并联单枝节匹配3.将向电源(顺时针)旋转，与匹配圆(g=1)相交两点2.双枝节匹配刚才已经注意到：单枝节匹配中枝节距离d是要改变的，为了使主馈线位置固定，自然出现了双枝节匹配。双枝节匹配网络是由两个可变并联短路枝节，中间有一个已知固定距离d=1/8λ（个别也有1/4λ或3/8λ）构成。也即按等圆旋转到辅助圆上，由此算出。［例2］解决如图的特殊双枝节匹配。4.按等电导圆交辅助圆于(本来应该有两个解，这里只讨论其中一个)。则可得集总元件L节匹配网络(a)zL=ZL/Z0在1＋jx圆内用(b)zL在1＋jx圆外用