0
  • 聊天消息
  • 系統(tǒng)消息
  • 評論與回復(fù)
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學(xué)習(xí)在線課程
  • 觀看技術(shù)視頻
  • 寫文章/發(fā)帖/加入社區(qū)
會員中心
創(chuàng)作中心

完善資料讓更多小伙伴認(rèn)識你,還能領(lǐng)取20積分哦,立即完善>

3天內(nèi)不再提示

1/4波長阻抗變換器

射頻學(xué)堂 ? 來源:射頻學(xué)堂 ? 2023-03-25 10:13 ? 次閱讀

如同在上一篇文章中所說,阻抗匹配貫穿整個射頻電路的設(shè)計(jì),阻抗匹配的終極目標(biāo)就是如何讓電磁波能夠更好的傳播到負(fù)載,并且被負(fù)載全部吸收。阻抗匹配有很多方法,我們今天僅列舉幾種最常用的方法。 負(fù)載阻抗匹配就是在傳輸線和負(fù)載之間加入一個阻抗匹配網(wǎng)絡(luò),阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該全部由無耗元件組成,其匹配原理就是通過阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)引入一個新的反射波,這個反射波與負(fù)載因其的反射波等輻反相,相互抵消,使傳輸線上沒有反射波,從而實(shí)現(xiàn)行波工作狀態(tài)。從阻抗的角度來說,阻抗匹配是用一個新的網(wǎng)絡(luò)將原來不等于傳輸線特性阻抗的負(fù)載阻抗變換成為等于傳輸線特性阻抗的阻抗。如下圖所示:

4ab1261c-cab2-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

常用的阻抗匹配方法很多,我們今天一起來學(xué)習(xí)下四分之一阻抗變換器匹配的原理。

4ab96eb2-cab2-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

四分之一波長阻抗變換器是有一段長度為lambda0/4,阻抗為Z01的傳輸線構(gòu)成,其中Lambda0是傳輸線所傳輸信號中心頻率所對應(yīng)的相波長,與信號頻率f0,傳輸線的結(jié)構(gòu),填充介質(zhì)等因素有關(guān)。當(dāng)傳輸線的終端接純電阻負(fù)載RL時,在中心頻率上的輸入阻抗為:

4ac99f30-cab2-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

為了計(jì)算該式在4ad0abea-cab2-11ed-bfe3-dac502259ad0.png時的值,我們可以用4ae240ee-cab2-11ed-bfe3-dac502259ad0.png去除上式的分子分母,并取4af1129a-cab2-11ed-bfe3-dac502259ad0.png的極限,即可得:

4afe34f2-cab2-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

為了使反射系數(shù)等于0,必須有Z0=Zin,可得四分之一波長變換器的特性阻抗為: 4b0c59e2-cab2-11ed-bfe3-dac502259ad0.png 可以看出了,這個阻抗就是負(fù)載阻抗和傳輸線阻抗的幾何平均。因此在傳輸線上就沒有駐波,反射系數(shù)為0,但是在四分之一阻抗變換器內(nèi)還是有駐波存在。變換器上的駐波系數(shù)為:

4b1cd718-cab2-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

注意:上式是基于信號的中心頻率f0來求解的,因此只能在這個點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)匹配,或者匹配線的長度是該頻率的四分之一波長或者四分之一波長的奇數(shù)倍(2n+1)處實(shí)現(xiàn)完全匹配,在其他頻率上將會失配。

上式只能用于實(shí)阻抗匹配,即負(fù)載的阻抗為純電阻。但是對于一般的復(fù)阻抗負(fù)載,ZL=RL+jXL,時,一般先經(jīng)過一個適當(dāng)長度的傳輸線把負(fù)載阻抗變換為實(shí)阻抗負(fù)載。下面介紹兩種常用的匹配方法:
方法一:終端接四分之一波長阻抗變換器的同時,并聯(lián)一段特性阻抗為Z0,長度為s的終端段路線。

4b2d0af2-cab2-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

終端短路線在負(fù)載處提供一個純電抗,只要選擇合適的長度s,就可以使其在負(fù)載處所呈現(xiàn)的電抗來抵消負(fù)載的電抗部分,從而使負(fù)載的總阻抗為實(shí)數(shù),然后利用四分之一波長阻抗變換器將負(fù)載處的等效阻抗變換為Z0,實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。
方法二:在靠近終端的電壓波腹點(diǎn)或者波節(jié)點(diǎn)處接入四分之一波長阻抗變換器來實(shí)現(xiàn)復(fù)阻抗匹配。

4b3d8238-cab2-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

傳輸線上電壓波節(jié)點(diǎn)或者波腹點(diǎn)的阻抗為實(shí)數(shù),所以如果在這兩個位置剪短傳輸線,接入特性阻抗為Z01的四分之一波長變換器就可以進(jìn)行阻抗匹配。負(fù)載與電壓波節(jié)點(diǎn)或者波腹點(diǎn)位置的傳輸線稱為相移段。
1,當(dāng)電壓波腹點(diǎn)接入四分之一波長變換器時,相移段長度L和變換器特性阻抗分別為:

4b5076a4-cab2-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

2,當(dāng)電壓波節(jié)點(diǎn)接入四分之一波長變換器時,相移段長度L和變換器特性阻抗分別為:

4b675482-cab2-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

這個時候阻抗變換器上的駐波系數(shù)為:

4b76e7a8-cab2-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

為了更深入的了解四分之一波長阻抗變換器的特性,我們一起來看一下多次反射的概念。

4b8a0770-cab2-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

對于上圖給出的四分之一波長變換器,它具有一下的反射系數(shù):

4b9340ba-cab2-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

這些反射系數(shù)可以表示為:

4ba22fda-cab2-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

我們可以想象一下,當(dāng)電磁波信號沿著傳輸線進(jìn)入四分之一波長變換器時,它首先看到的阻抗是Z1,因?yàn)檫€沒有到達(dá)負(fù)載RL,因而負(fù)載還看不到它的影響。一部分電磁波被反射,另一部分被傳輸進(jìn)入四分之一波長變換器,然后被傳輸?shù)碾姶挪ǖ竭_(dá)負(fù)載時遇到了組在阻抗RL,再次被反射,經(jīng)過四分之一波長到達(dá)傳輸線和變換器的交界處,遇到阻抗Z0,再次被反射回到負(fù)載,電磁波在變換器內(nèi)不斷額被反射吸收,每次反射波都要經(jīng)過往返兩次四分之一波長,產(chǎn)生相位差180°,總的反射系數(shù)就是這無數(shù)次反射系數(shù)的和:

4bb69a4c-cab2-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

經(jīng)過一系列的計(jì)算:

4bc4423c-cab2-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

我們發(fā)現(xiàn),當(dāng)4bd9c120-cab2-11ed-bfe3-dac502259ad0.png時,上式為0,那么總的反射系數(shù)也為0,傳輸線是匹配的。
那么我們發(fā)現(xiàn)四分之一波長變換器匹配的原理就是通過選擇恰當(dāng)?shù)钠ヅ涠蔚奶匦宰杩梗烷L度,使得所有的部分反射的結(jié)果疊加為0,來消除組播,形成整個傳輸線上的行波??梢娮儞Q器內(nèi)部的斗爭還是蠻激烈的。

審核編輯 :李倩

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點(diǎn)僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
  • 阻抗
    +關(guān)注

    關(guān)注

    17

    文章

    934

    瀏覽量

    45760
  • 波長
    +關(guān)注

    關(guān)注

    0

    文章

    61

    瀏覽量

    22461
  • 阻抗變換器
    +關(guān)注

    關(guān)注

    0

    文章

    13

    瀏覽量

    3110

原文標(biāo)題:1/4 波長阻抗變換器

文章出處:【微信號:射頻學(xué)堂,微信公眾號:射頻學(xué)堂】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

收藏 人收藏

    評論

    相關(guān)推薦

    四分之一波長平衡變換器的知識介紹

    四分之一波長平衡變換器1:1變換器,輸入輸出阻抗相同,只進(jìn)行平衡-不平衡
    發(fā)表于 04-26 06:11

    負(fù)阻抗變換器

    學(xué)習(xí)和了解負(fù)阻抗變換器的特性和應(yīng)用。研究如何用運(yùn)算放大器構(gòu)成負(fù)阻抗變換器。了解有源器件在線性范圍內(nèi)工作的條件。負(fù)轉(zhuǎn)換是一種雙口器件,共有兩
    發(fā)表于 12-11 17:44 ?64次下載

    負(fù)阻抗變換器

    負(fù)阻抗變換器 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?b class='flag-5'>1. 加深對負(fù)阻抗概念的認(rèn)識, 掌握對含有負(fù)阻的電路分析研究方法。2. 了解負(fù)阻抗
    發(fā)表于 09-24 09:48 ?1.2w次閱讀
    負(fù)<b class='flag-5'>阻抗</b><b class='flag-5'>變換器</b>

    FET輸入、輸出阻抗1MR的AC阻抗變換器

    FET輸入、輸出阻抗1MR的AC阻抗變換器 電路的功能 由于測量信號源的高阻抗和測量電路電纜的靜態(tài)電容都會
    發(fā)表于 09-28 17:09 ?1018次閱讀
    FET輸入、輸出<b class='flag-5'>阻抗</b>為<b class='flag-5'>1</b>MR的AC<b class='flag-5'>阻抗</b><b class='flag-5'>變換器</b>

    阻抗變換器電路

    阻抗變換器電路 阻抗變換器將兩根電極之間的阻抗轉(zhuǎn)換成電壓送至HMS87C1408
    發(fā)表于 01-11 23:44 ?5967次閱讀
    <b class='flag-5'>阻抗</b><b class='flag-5'>變換器</b>電路

    雙波段阻抗變換器

    討論了雙波段阻抗變換器的設(shè)計(jì)方法,分析了四分之一波長阻抗變換器的兀形等效電路,得到了雙波段阻抗
    發(fā)表于 02-25 10:18 ?63次下載

    阻抗變換器是什么

    當(dāng)負(fù)載阻抗和傳輸線特性阻抗不等,或兩段特性阻抗不同的傳輸線相連接時均會產(chǎn)生反射,除用上面的阻抗調(diào)配器來實(shí)現(xiàn)阻抗匹配外,還可以用
    的頭像 發(fā)表于 04-15 13:55 ?9056次閱讀

    阻抗變換器原理

    阻抗變換器的作用是解決微波傳輸線與微波器件之間匹配的,在通常情況下,同軸傳輸線的阻抗為75Ω,而與饋線相連的極化分離和波道濾波的輸入輸出
    的頭像 發(fā)表于 04-15 14:03 ?1.6w次閱讀

    負(fù)阻抗變換器實(shí)驗(yàn)教程

    1、學(xué)習(xí)和了解負(fù)阻抗變換器的特性和應(yīng)用。 2、研究如何用運(yùn)算放大器構(gòu)成負(fù)阻抗變換器。 3、了解有源器件在線性范圍內(nèi)工作的條件。
    發(fā)表于 06-08 11:19 ?11次下載

    一文詳解阻抗變換器

    對于一個端接實(shí)數(shù)負(fù)載的射頻電路,我們可以接一段1/4波長特定阻抗 Z1 的傳輸線將負(fù)載阻抗RL
    的頭像 發(fā)表于 08-10 09:55 ?6204次閱讀

    阻抗變換器的形式有哪些

    阻抗變換器是一種電子設(shè)備,用于改變電路中的阻抗值,以滿足特定應(yīng)用的需求。 阻抗變換器的原理 阻抗
    的頭像 發(fā)表于 08-28 14:38 ?307次閱讀

    阻抗變換器的參數(shù)K1和K2是什么

    阻抗變換器是一種用于實(shí)現(xiàn)不同阻抗之間轉(zhuǎn)換的電子設(shè)備,廣泛應(yīng)用于通信、廣播、電視、雷達(dá)等領(lǐng)域。在阻抗變換器中,參數(shù)K
    的頭像 發(fā)表于 08-28 14:39 ?414次閱讀

    阻抗變換器的相對帶寬是什么

    阻抗變換器是一種電子元件,用于在電路中改變阻抗值。它廣泛應(yīng)用于通信、信號處理、電源管理等領(lǐng)域。在這些應(yīng)用中,阻抗變換器的相對帶寬是一個重要的
    的頭像 發(fā)表于 08-28 14:44 ?376次閱讀

    負(fù)阻抗變換器在其他方面的應(yīng)用

    負(fù)阻抗變換器(Negative Impedance Converter,NIC)是一種電子電路,它具有將輸入阻抗轉(zhuǎn)換為負(fù)值的能力。這種特性使得負(fù)阻抗
    的頭像 發(fā)表于 08-28 15:00 ?312次閱讀

    負(fù)阻抗變換器如何實(shí)現(xiàn)負(fù)阻變換

    的具體方式: 1. 引入有源元件 負(fù)阻抗變換器需要利用有源元件來實(shí)現(xiàn)阻抗變換。這些有源元件具有放大信號的能力,可以將輸入信號放大后輸出。運(yùn)
    的頭像 發(fā)表于 08-28 15:09 ?230次閱讀