匹配讨论

阻抗变换器」是由一段长度为 的传输线构成。如图所示

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设终端负载 不等于传输线特性阻抗 ,即不匹配,匹配措施可分两种情况讨论

负载为纯电阻

。设 阻抗变换器传输线特性阻抗为 ,该 阻抗变换器传输线终端接负载 时,传输线输入端阻抗为

为了使 实现匹配就必须要求

因此,如果给定传输线特性阻抗 和负载电阻 ,只要在它们中间插入一段长度为 特性阻抗为 的传输线,就能使特性阻抗为 的传输线和负载电阻 匹配。

负载阻抗为复数

对于负载阻抗为复数的情况,虽然此时负载阻抗为复数,但是在传输线上的电压波节点或波腹点位置的输入阻抗是实的,此时应该把 阻抗变换器接入,从而利用 阻抗变换器也可以对复数阻抗负载进行匹配。

方便起见,一般选择最近的波腹点或波节点。如果 线接在电压波节点,此时 线特性阻抗为

如果 线接在电压波腹点,此时 线特性阻抗为

例题

例 1

(微波技术基础-华中科技大学例 1-6-1)

均匀无耗传输线的特性阻抗 ,负载阻抗 ,工作频率 ,如利用 阻抗变换器来实现匹配,试求

  1. 变换器的接入与负载最近位置 和它的特性阻抗
  2. 如将变换器直接接在负载与主传输线之间,则需在负载处并联一段短路分枝,即单支节匹配,特性阻抗为 ,求短路分支线的长度 和此时 阻抗变换器的特性阻抗

解:

利用 阻抗变换器来实现皮皮鹅,接入点为电压波节点或波腹点。负载处反射系数为

则任意位置反射系数为

工作波长为 。显然电压波节点距离负载近。解

得到

此时该节点的驻波比为

利用 阻抗变换器关系,可得

第二题,首先求出负载导纳为

在负载处并联短路分枝提供的电纳为

为了抵消电纳影响得到

根据变换关系得

例 2

(课下作业)

长 32m 的传输线,,信号源的内阻 ,频率 ,求驻波比 ,求终端反射系数的模,求 ,如欲用 阻抗变换器对线进行匹配,求变换器的接入位置和它的特性阻抗。

解:

反射系数的模为

驻波比为

输入阻抗为

代入 得到

若用 阻抗变换器进行匹配。输入阻抗往源端的第一个纯阻性点为电压波节点,距离为 ,因此接入位置为

然后再求特性阻抗。由于在电压波节点接入,因此