第八讲-微带匹配电路-单枝节匹配电路

微波技术与天线-第三章匹配理论3.4、微带型匹配电路3.4.1微带线构成的电感和电容121201jzjzjzjzVzAeAeIzAeAeZ010222jLLLjLLLVZIAeVZIAe微波技术与天线-第三章匹配理论3.4、微带型匹配电路00002222jLljLlLLLLjLljLlLLLLVZIVZIVLleeVZIVZIILlee00002222jdjdLLLLjdjdLLLLVZIVZIVdeeVZIVZIIdee微波技术与天线-第三章匹配理论3.4、微带型匹配电路00cossin1sincosLLLLVdVljZlIIdjlVlIZ利用欧拉公式得到把d出看成端口1，负载处看成端口2，则写成矩阵的形式有：012120cossin1sincosljZlVVjllIIZ微波技术与天线-第三章匹配理论3.4、微带型匹配电路传输线的等效结构微带线的等效电路图1微带线的等效电路图2利用基尔霍夫定律可得：12121121120.5122CLLCCLCLBXjXVVIIjBBXBX微波技术与天线-第三章匹配理论3.4、微带型匹配电路两电路等效条件00sin22LCXZlBlYtg01arcsinLXlZ微波技术与天线-第三章匹配理论3.4、微带型匹配电路T型网络的传输线方程为00sin22CLBYlXlZtg01arcsinCBlY12121120.522112LCLCLCCLXBXjBXVVIIjBBX等价条件微波技术与天线-第三章匹配理论3.4、微带型匹配电路1、对于高阻抗线（），如果传输线电长度短于0.125，则传输线可等效为串联电感。080Z2、对于短低阻抗线，则可等效为并联电容。3.4.2微带的非连续性1.微带开路由于边缘效应，出现电容，可用一段理想开路等效。实际的开路线比理想开路线短：422cotcot22ggAWAlarcAW2ln2hA其中微波技术与天线-第三章匹配理论3.4、微带型匹配电路2.微带间隙3.微带拐90度角若果是等宽度的线，45度切角，斜边为1.5W~1.8W之间；宽度不等90度拐角，则切角的直边为各自宽度的0.565倍左右效果较好。3.4.3单枝节匹配电路先复习一下传输线的特殊情况。微波技术与天线-第三章匹配理论9复习——终端开路/短路时传输线阻抗特性（1）传输线终端开路时，输入阻抗为002cotcotininlZjZljZjX可用终端开路的传输线代替并联电容元件，在smith圆图上顺时针转动。当1224nnl1)8al0inZjZ等价电容微波技术与天线-第三章匹配理论10复习——终端开路/短路时传输线阻抗特性3)8bl0inZjZ1)4cl0inZ等价短路等价电感（2）传输线终端短路时，输入阻抗为002tantanininlZjZljZjX当1224nnl可代替并联电感，在圆图上面逆时针转动。微波技术与天线-第三章匹配理论11复习——终端开路/短路时传输线阻抗特性1)8al0inZjZ3)8bl0inZjZ等价电容等价电感1)4clinZ等价开路微波技术与天线-第三章匹配理论12复习——终端开路/短路时传输线阻抗特性微波技术与天线-第三章匹配理论133.4、微带型匹配电路微波技术与天线-第三章匹配理论3.4、微带型匹配电路inZ0LZ0sZ开路线或短路线LZLlslinZ0LZ0sZ开路线或短路线LZLlsl微波技术与天线-第三章匹配理论15•单枝节匹配电路——并联短截线d0Y0Y0YLY1Yz开路或短路短截线l基本思想：选择长度d，使得距离负载d处，输入导纳为Y0＋jB的形式，实现实部匹配；然后选择短截线的长度l，使其输入电纳为－jB，实现虚部匹配，即达到匹配的条件。问题——求解短截线距离负载的距离d和短截线长度l。3.4、微带型匹配电路微波技术与天线-第三章匹配理论16•单枝节匹配电路——串联短截线d1ZY0Z0Z0ZLZ开路或短路短截线l基本思想：选择长度d，使得距离负载d处，输入阻抗为Z0＋jX的形式；然后选择短截线的长度l，使其输入电抗为－jX，即达到匹配的条件。注：不论对于并/串联形式，在负载阻抗、距离d相同的条件下，开路或短路短截线的长度相差λ/4！3.4、微带型匹配电路微波技术与天线-第三章匹配理论3.4、微带型匹配电路inZ0LZ0sZ开路线或短路线LZLlsl并联传输线：沿等G圆转动连接传输线：沿等驻波比圆转动匹配思路：通过串联和并联传输线，从起始阻抗移动到目标阻抗目标阻抗起始阻抗inZ0LZ0sZ开路线或短路线LZLlsl微波技术与天线-第三章匹配理论3.4、微带型匹配电路方法一、先并后串：先并联传输线沿等G圆移动使反射系数等于目标反射系数，再串联传输线沿等反射系数圆移动获得所需阻抗。缺点：不能到达匹配点inZ0LZ0sZ开路线或短路线LZLlsl目标阻抗中间阻抗并接线导纳=中间导纳-起始导纳串接线电长度=从中间阻抗点到目标阻抗点的电长度微波技术与天线-第三章匹配理论3.4、微带型匹配电路方法一过程：1、经过起始阻抗作等G圆；2、径过目标阻抗作等反射系数圆；3、找到交点为中间点；目标阻抗起始阻抗中间阻抗inZ0LZ0sZ开路线或短路线LZLlsl微波技术与天线-第三章匹配理论3.4、微带型匹配电路4、并接线电纳等于=中间点电纳-起始点电纳5、并接线电长度=从开路点（或短路点）到并接线电纳点的电长度6、串接线电长度=从中间点到目标点的电长度inZ0LZ0sZ开路线或短路线LZLlsl目标阻抗起始阻抗微波技术与天线-第三章匹配理论3.4、微带型匹配电路方法二、先串后并串：先串接传输线沿等反射系数圆移动使电导等于目标电导，再并接传输线沿等电导圆移动获得所需阻抗。并接线导纳=目标导纳-中间导纳串接线电长度=从起始阻抗点到中间阻抗点的电长度inZ0LZ0sZ开路线或短路线LZLlsl微波技术与天线-第三章匹配理论3.4、微带型匹配电路方法二过程：1、经过目标阻抗作等G圆；2、径过起始阻抗作等反射系数圆；3、找到交点为中间点；inZ0LZ0sZ开路线或短路线LZLlsl微波技术与天线-第三章匹配理论3.4、微带型匹配电路4、串接线电长度=起始阻抗点到中间点的电长度5、并接线电纳等于=目标点电纳-中间点电纳6、并接线电长度=从开路点（或短路点）到并接线电纳点的电长度inZ0LZ0sZ开路线或短路线LZLlsl微波技术与天线-第三章匹配理论24[例]单枝节匹配电路——圆图解法1、归一化负载阻抗0.80.6Lzj3.4、微带型匹配电路输入阻抗1.01.2inzj2、确定短截线的类型和长度。微波技术与天线-第三章匹配理论253.4、微带型匹配电路采用3-4-5（a）的开路线结构，先并后串。微波技术与天线-第三章匹配理论263.4、微带型匹配电路采用3-4-5（a）的开路线结构，先并后串。e.找出串联传输线的长度。从交点往电源方向移转动，到达输入阻抗点，走过的电长度。微波技术与天线-第三章匹配理论273.4、微带型匹配电路微波技术与天线-第三章匹配理论28[例]单枝节并联匹配电路——圆图解法负载阻抗ZL＝60－j80Ω，设计并联短路短截线，使负载与50Ω传输线匹配。假定负载在2GHz时匹配，负载由电阻和电容串联而成，比较反射系数幅值从1GHz到3GHz的变化。归一化负载阻抗1.21.6Lzj（1）确定短截线离负载距离d；（2）确定短截线长度l。3.4、微带型匹配电路微波技术与天线-第三章匹配理论29[例]单枝节并联调谐——圆图解法d0Y0Y0YLY1Yz开路或短路短截线l基本思路：（1）选择长度d，使得距离负载d处，输入导纳为Y0＋jB的形式，实现实部匹配（2）选择短截线的长度l，使其输入电纳为－jB，实现虚部匹配——负载导纳沿等反射系数圆旋转后，位于1+jx圆上！——输入导纳沿等电导圆旋转后，达到圆心！3.4、微带型匹配电路微波技术与天线-第三章匹配理论30匹配点[例]单枝节并联匹配电路——圆图解法LyLy沿反射系数圆旋转——在传输线上向电源移动d0Y0Y0YLY1Yz短路短截线lLz目标是使移动后输入导纳变为Y0＋jB形式10.110d20.260d1.47j1.47jABy0.3450.1550.250.3450.250.095Al0.1550.250.405Bl1.471.47AByjyj3.4、微带型匹配电路微波技术与天线-第三章匹配理论31•单枝节并联匹配电路——圆图解法小结（1）归一化负载阻抗，在圆图上找到归一化负载阻抗和导纳yL；（2）从yL出发，在等反射系数圆上（SWR圆）上，沿顺时针方向（向电源）旋转，达到SWR圆与导纳圆图上1＋jx圆的两个交点；（3）根据第（2）步中移动的电长度，得到并联短截线距离负载的距离d；（4）确定并联短截线的归一化导纳值：SWR圆与导纳圆图上1＋jx圆的两个交点对应的归一化导纳的电纳值，即为并联短截线的归一化导纳值的负值；（5）由圆图上开/短路点出发，沿大圆顺时针旋转（电纳不变）合适距离，达到对应的导纳点，根据旋转的电长度得到短截线长度l的值。3.4、微带型匹配电路微波技术与天线-第三章匹配理论32[例]单枝节匹配电路——解析解法1LLLLZYRjX负载阻抗移动距离d后输入阻抗000()()LLLLRjXjZtZZZjRjXttantd该点导纳1YGjBZ22202002200(1)()()()[()]LLLLLLLLRtGRXZtRtZXtXZtBZRXZt001GYZ2220000()2()0LLLLLZRZtXZtRZRX1arctan,2(arctan),0tdtt对于t01对于23.4、微带型匹配电路微波技术与天线-第三章匹配理论33求出短截线电纳SBB000tantanLinLZjZlZZZjZl开路：01,tantanLininZZZzjljl0tanSBlY00011arctanarctan22slBBYY短路：00,tantanLininZZjZlzjl01tanSBlY0011arctanarctan22sslYYBB单株线调谐-解析解法微波技术与天线-第三章匹配理论34[例]单短截线串联调谐——圆图解法负载阻抗ZL＝100＋j80Ω，设计串联开路短截线，使负载与50Ω传输线匹配。归一化负载阻抗21.6Lzj（1）确定短截线离负载距离d；（2）确定短截线长度l。3.4、微带型匹配电路微波技术与天线-第三章匹配理论35[例]单短截线串联调谐——圆图解法d1ZY0Z0Z0ZLZ开路或短路短截线l基本思想：（1）选择长度d，使得距离负载d处，输入阻抗为Z0＋jX的形式（2）选择短截线的长度l，使其输入电抗为－jX——负载阻抗沿等反射系数圆旋转后，位于1+jx圆上！——输入阻抗沿等电阻圆旋转后，达到圆心！3.4、微带型匹配电路微波技术与天线-第三章匹配理论36Lz1z2z1l2l1d2d()O点匹配[例]单短截线串联调谐——圆图解法Lz沿反射系数圆顺时针旋转——在传输线上向电源移动，目标是使移动后输入阻抗变为Z0＋jX形式开路点短路点求短截线长度时，从开路点/短路点出发旋转，也应按顺时针方向旋转！