阻抗变换与阻抗匹配.ppt

高频电子线路
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阻抗变换与阻抗匹配
阻抗变换的目标是实现阻抗匹配, 阻抗匹配时负载可以得到最大传输功率, 滤波器达到最佳性能, 接收机的灵敏度得以改善, 发射机的效率得以提高。
阻抗匹配实际上是复阻抗匹配(共轭匹配), 包括电阻匹配和电抗匹配。
对阻抗变换网络的要求主要是阻抗变换, 同时希望无损耗或者损耗尽可能低, 因此, 阻抗变换网络一般采用电抗元件实现。对于采用电抗元件实现的窄带阻抗变换网络, 在完成阻抗变换的同时还有一定的滤波能力。对电阻性网络(有损耗)或变压器组成的宽带阻抗变换网络, 需要在完成阻抗变换后另加滤波网络。
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振荡回路的阻抗变换
可以利用抽头并联振荡回路或耦合振荡回路实现阻抗变换, 也可以实现信号源的折合。用抽头并联振荡回路实现阻抗变换实际上就是利用抽头并联振荡回路的接入系数或电压比来对阻抗进行折合, 变换的比例是接入系数的平方。对信号源的折合则与接入系数成比例。
, 这里需要指出的是:
(1) 这种阻抗变换电路不仅可以实现窄带阻抗变换, 而且可以减小信号源内阻或负载对谐振回路的影响。
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(2) 若信号源内阻或负载包含电抗(非纯电阻)时此法仍然适用。
(3) 若并联支路不满足Q>>1时, 此法失效, 可用精确的串-并联阻抗变换公式计算。
在耦合振荡回路中, 互感M是重要的调节参数。改变M,可改变耦合阻抗Zm和耦合系数k。由式(2-26)可知, 初级回路的反映(射)阻抗 Zf 会改变初级并联谐振回路的阻抗。因此, 通过调节互感M就可实现阻抗变换。其具体应用参见第3章的有关内容。
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LC网络阻抗变换
LC网络的形式很多, 常见的有L(Γ)型、T型和Π型。用LC网络实现阻抗变换的共同基础是串-并联阻抗变换公式。
1. 串-并联阻抗变换公式
如图2-29所示, 将串联的电阻Rs和电抗Xs等效地变为并联的电阻Rp和电抗Xp(或者相反), 根据阻抗相等的原则, 有
由此可得
(2-49a)
(2-49b)
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图 2-29 串-并联阻抗变换
由上式可以很容易导出Rs和Xs与Rp和Xp的关系。式中, 品质因数Q为
(2-50)
在Q>>1时, Rp远远大于Rs, 而电抗的性质不变, Xs和Xp的数值也几乎相等。
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2. L型网络阻抗变换
L型网络是一种异性质阻抗变换网络, 按负载电阻与网络电抗的并联或串联关系, 可以分为L-I型网络(负载电阻RL与Xp并联)与L-Ⅱ型网络(负载电阻RL与Xs串联)两种, 如图2-30所示。图中, Re为匹配后要求的负载电阻或信号源的内阻,Xs和Xp分别表示串联支路和并联支路的电抗, 两者性质相异。
串联谐振形式
并联谐振形式
将较大的负载转换为一个较小的电阻,以实现与较小源内阻的信号源匹配
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图 2-30 L型匹
配网络(a) L-I型
网络
怎么设计L型匹配网络?
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图 2-30 L型匹配网络(b) L-Ⅱ型网络
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L型网络的元件值由Q值(不要求远远大于1)唯一确定, 而Q又取决于匹配前/后的负载电阻值, 这样, L型阻抗变换网络就很难兼顾滤波功能了。
L-Ⅰ型网络适合于RL>Re的情况, 而L-Ⅱ型网络适合于RL<Re的情况(参看Q的表达式就可以清楚知道) 。
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