两大类阻抗匹配原理和方法

微波技术基础考查小论文

题目：请阐述两大类阻抗匹配的原理和方法；试用导纳圆图讨论三株线匹配器的匹配原理。

答：一、两大类阻抗匹配原理及方法： 1、利用λ/4阻抗变换器进行匹配： 原理：利用λ/4传输线的阻抗变化作用。

方法：（1）、利用λ/4线对纯电阻性负载进行匹配，当一个特性阻抗为Zc的λ/4传输线终端接以纯电阻性负载Rl时，其始端输入阻抗Zin=Zc2/Rl，即其具有变换电阻值的作用。

（2）、利用λ/4线对复数阻抗的负载进行匹配，需要先将复阻抗变为实阻抗，然后再利用方法一对其进行变换。复阻抗变为实阻抗方法有两种，法一：将λ/4线接于主传输线中的电压波节点或波腹点处；法二：将λ/4线仍接在终端，但在终端再并联长为l的短路线等。 2、利用并联电抗性元件进行匹配：

方法：单株线匹配器进行匹配、双株线匹配器进行匹配和三株线匹配器进行匹配。 原理：（1）、单株线匹配器：在主传输线上距负载d处，并联一长度为l的短路（或开路）支节。具体工作原理是：在距离负载d（d<λ/2）处的线上找到归一化导纳为y1=1+jb1的点，由此可确定d；再在该处并联一个归一化电纳y2=-jb1，由此可确定l，进而实现与主传输线的匹配，y=y1+y2=1。

（2）、双株线匹配器：距负载两个固定的位置处各并联一个短路线（或开路线）支节。具体工作原理是：在AA'和BB'截面处各并联一个短路支线（A和B），支线A距终端负载的距离d1可选定，两支线距离d2可选取λ/4，λ/8，3λ/8等，为了得到系统匹配，应有yb=1，且需yb'=1+jb'，即应使yb'落在导纳圆图的g=1的电导图上，即实部为1，其虚部可利用调节枝节B的长度，使其产生的导纳抵消虚部的影响，从而在截面BB'处得到yBB'=1,使传输线得到匹配。

（3）、三株线匹配器：距负载三个固定的位置处，各并联一个短路线（或开路线）支节。具体工作原理是：在传输线截面AA'、BB'和CC'处各并联着短路支线A、B、C，A与B，B与C之间距离均为d2，通常取d2=λ/4或λ/8,。归一化

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导纳中的电导总是大于1或小于1，如下图，若电导小于1，若取d2=λ/4，则yiA不在盲区之内，此时可用支线A和B进行调配，而支线C不起作用；若电导大于1，则yiA已落在A和B两支线不能起调配作用的盲区内，此时可利用支线B和C调配到匹配状态，A不起作用。

l2l1d2d1ZLd2d1jB2jB1ZLjB3d3jB2BB’d2jB1d1ZLCC’A’ABB’A’A双株线调配器原理示意图 双株线调配器等效电路 三株线调配器等效电路 二、导纳圆图讨论三株线匹配器的匹配原理：

在传输线截面AA'、BB'和CC'处各并联着短路支线A、B、C，A与B，B与C之间距离均为d2，通常取d2=λ/4或λ/8,。归一化导纳中的电导总是大于2或小于2。

电导小于2时（如下图），若取d2=λ/8，则yiA不在盲区之内，此时可用支线A和B进行调配，而支线C不起作用，为使其不对传输线产生影响，可令其长度为λ/4，此时对于支线A和B组成的调配系统用双株线导纳原图进行分析：首先d2=λ/8时，其辅助圆为g=1的电导圆逆时针旋转π/2所得的圆。根据负载导纳Yl（Yl=1/Zl)在导纳图上找到表示归一化负载导纳的点，以此点到坐标原点的距离为半径，以坐标原点为圆心画等反射系数圆，因在信号源侧，所以沿圆周将此点顺时针旋转（4πd1/λ)rad，得到表示截面AA'处未考虑支线A的作用时的归一化输入导纳yiA的点。然后，调节支线A的长度L1，使该点沿着等g圆移动，直至与辅助圆相较于一点,此点即表示截面AA'处总的归一化输入导纳yAA'，以此点到坐标原点的距离为半径，以原点为圆心画等反射系数圆，沿圆周顺时针将此点旋转π/2，落在g=2的圆上的一点，此点即表示截面BB'处未考虑支线B的作用时的归一化输入导纳yiB。然后调解支线B使它所产生的电纳与yiB中的电纳相抵消，从而使截面BB'处总归一化输入导纳yBB'=1，是传输得到匹配。 若电导大于2，则yiA已落在A和B两支线不能起调配作用的盲区内，此时可利用支线B和C调配到匹配状态，A不起作用。此时将AA'开路，这时从负载端到BB'的距离为d1+d2，旋转的角度增大能转出死区，以下的的方法同上。

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