射频通信电路第一章无源阻抗变换1-2

1.3无源阻抗变换阻抗变换的必要性（3）保证滤波器性能（1）实现最大功率传输——共轭匹配（2）改善噪声系数阻抗变换网络对变换网络的要求：宽带：变压器、传输线变压器窄带：LC网络（2）带宽（1）损耗小——用纯电抗阻抗变换网络宽带窄带1.3.1变压器阻抗变换初级电感量12MkLL次级电感量2L耦合系数01k互感1L变压器参数：变压器种类：空心变压器磁芯变压器——耦合紧，漏感小(),磁芯损耗随频率升高增大1k理想变压器：无损耗、耦合系数为1，初级电感量为无穷电压电流阻抗2121NNVV1221NNIILLRNNR221')(注意电流方向（负号、图中方向）磁芯变压器可近似为理想变压器理想变压器阻抗变换：1.3.2部分接入进行阻抗变换条件：并联支路1(4以上）2RQX电抗元件部分接入x2(与为同性质电抗)x1分析方法:将部分阻抗折合到全部,、值不变，x1Rx2R电感部分接入：电容部分接入：**定义参数——接入系数PP=接入部分阻抗同性质的总阻抗＝X2X1+X2＜1电容部分接入系数211212ccccXCPXXCC＜1电感部分接入系数2211122LLLLXLMPXXLLM＜1变换原则：变换前后功率相等RVRV222所以有：2212VXVXX条件:高QRX2变换后阻抗关系:2'PRR结论:部分接入变换到全部，阻抗变大问题1：当支路不满足高Q时?问题2：变换网络中引入的电抗如何消除?部分接入的应用（1）阻抗变换（2）减少负载对回路Q的影响采用串并联支路互换公式——采用并联谐振抵消所以，部分接入阻抗变换是窄带变换2CLRRLC2C1RLSC2SC1问题3：信号源的部分接入V2SRSIV等效原则：变换前后功率相等2SSIVIV电流源提供的功率2SScSVIIPIV变换后的电流源变换后的电阻2SScRRP例1-3-1用电容部分接入方式设计一个窄带阻抗变换网络，工作频率为1GHz，带宽为50MHz，分别将（1），（2）变换为阻抗30LR5LR50inR解：阻抗变换网络如图示，注意：此处有两个不同的Q并联支路RL、C2的Q2，决定计算阻抗变换采用高Q法，还是低Q法并联回路L、C1、C2的Q由回路的等效负载决定根据已知带宽计算出201050106930dBBWfQ该窄带阻抗变换回路的Q值应为：根据并联谐振回路Q的定义可得：2.5inLLRQXX00.398LXLLnH5.2LCXX回路必须在工作频率处谐振，才能使输入阻抗为纯电阻，则有：下面判断支路QCCXX1CCXX2电容C1和电容C2串联，必有：，接入系数，变换阻抗211CCCPC2CLinPRR则774.0211inLCRRCCCP2121CCCCC5.2CX由回路总电容及总容抗30LR2CLXR时，一定有，高Q5LR时，不一定为高Q则PFC3.822PFC7.2811901163.72102.5CCPFX（1）当时，高Q，采用部分接入变换法30LR（2）当时，可能不满足高Q5LR采用串并联支路互换法：并联支路RL、C2串联支路RLS、C2S221QRRLLS22CLXRQ并联串联：，)1(2QRRLSin串联并联：特别注意本题回路Q和支路Q2的不同，此处并联回路Q＝20PFRQCQRCXLLC1995102253.6190222202125.0122QRRLLS253.61)120(5051)1(222QRRQinL所以有：222221(1)SCCCQPFCCCCCC9.9312121因此匹配网络电容为：PFC1992PFC9.931回路Q为inLRQX901163.80.12520210CLSLSXQCPFRRC设电容C1与电容串联值为C22()SCC回路Q也可表示为：1.3.3L网络阻抗变换②窄带网络－－两电抗元件不同性质，有选频滤波性能特征：①两电抗元件组成－－结构形状同L讨论问题：1.已知工作频率，欲将变换为，求：电路结构和、LRsRoSXPX2.L网络的带宽变换依据:串并联互换LRSXSPXPR串联支路并联支路谐振，开路PRSR＝)1())(1(22QRRXRRLLSLS)11())(1(22QXXRXXSSLSSP串并联互换公式注意：由于等效，串联支路Q＝并联支路Q，PSSPpLSXRXRRXQ由变换电阻可求出Q1LSRRQ则:,LSQRXQRXSP已知oL、C(条件:)sRLR1.电路结构与参数计算当时sRLR变换L网络形式LRPXPSXSr并联支路串联支路谐振，短路总结：L匹配网络支路的Q值可以表示为1)()(小值大值RRQL网络缺点:当两个要阻抗变换的源和负载电阻值确定后，L网络的Q值也确定了，是不能选择的，因此该窄带网络的滤波性能不能选择。注意：不一定是高QSrSR＝其中2(1)LSRRQ例1-3-2已知信号源内阻=12，并串有寄生电感=1.2。负载电阻为=58并带有并联的寄生电容=1.8PF，工作频率为。设计:L匹配网络，使信号源与负载达共轭匹配。SRSLnHLCGHzf5.1LR解：先将信号源端的寄生电感和负载端的寄生电容归并到L网络中。LRSR由于，则L网络如图示96.1112581SLRRQL网络串联支路电抗5.231296.1SSQRX1SSLLLL网络并联支路电抗6.2996.158QRXLP1PLCCC2.带宽谐振阻抗2STRR谐振，开路谐振，短路谐振阻抗2TSrR回路带宽eoQfBW回路Q=1/2支路QTePRQX回路有载回路Q=1/2支路QSeTXQr回路有载1.3.4和T型匹配网络引出：当对匹配网络有更高的滤波要求时，采用三电抗元件组成和T型匹配网络分析方法：分解为两个L网络，设置一个假想中间电阻erRint1int1erSRRQ1int2erLRRQ两个L网络的Q分别是由于是未知数，因此可以假设一个Q1或Q2interR假设Q的原则：根据滤波要求，设置一个高Q当SRLR时，Q2=Q当SRLR时，Q1=Q网络的带宽：由高Q决定例1-3-3：设计一个型匹配网络，完成源电阻和负载电阻间的阻抗变换。工作频率MHz，假设大的一个有载。10SR100LR75.3f4eQ对应L网络的Q为：()()10011310RQR大值小值解：用L网络是否可以？11.52eQQ回路有载Q为：不满足题目要求，所以必须用三电抗元件的变换网络设网络由L和C1、C2组成，将L分成L1和L2两个电感。网络源端L网络负载端L网络Rinter中间电阻538.1811001222intQRRLer首先确定此大的有载＝4是在源端还是负载端？eQSLRR必定是负载端的L网络的有载2eQ因为设负载端L网络的Q为Q2，则8222eQQ由于，因此此设计方案是可行的SerRRint2210012.58.0LCRXQ负载端L网络的并联电容支路为22int8.01.53812.30LerXQR负载端串联电感支路为：对源端的L网络，其每条臂的Q值为：346.21538.1101int1erSRRQ源端串联电感支路有11int2.3461.5383.608LerXQR源端并联电容支路有11104.2632.346SCRXQ19955CPF3.75ofMHz23395CPF3.75ofMHz63.60812.300.675μH223.7510LoXLf总电感为：Rinter