传输线理论和阻抗匹配

双导线传输线阻抗测量与阻抗匹配实验

一、实验目的：

熟悉双导线传输线上的三种工作状态；学会双导线测量与单枝节匹配。 二、实验内容：

1、 观察双导线传输线接不同负载时传输线上工作状态。 2、 测量双导线传输线的负载阻抗。 3、 用单枝节对负载阻抗进行阻抗匹配。 三、实验设备：

米波信号源、长线盒、驻波表、单枝节匹配器、天线、短路片、240 电阻。 四、实验步骤：

1、 负载端短路（接短路片），从负载端开始，用驻波表每10CM测一个值（测前先调

节驻波表后面电位器，使驻波表沿线最大指示电流大约为80 A，），共测12个点，

填入下表：

找两个相邻的电压波节点，利用支柱法测信号源波长：

短路点 1 2 3 4

2、负载端开路，用驻波表测量驻波电压沿线分布，从开路端开始，用驻波表每10CM

测一个值，共测12个点，填入下表：

=（ 3 4）—（ 1 2）= 96 Cm

每10CM测一个值，共测12个点，填入下表：

4、负载端接天线，用驻波表测量最大电压

max与最小电压 min，求出驻波系

max

数： ==

min

用圆图读出天线的负载阻抗 L=

max

= min

方法：用驻波表从

在高速的设计中，阻抗的匹配与否关系到信号的质量优劣。阻抗匹配的技术可以说是丰富多样，但是在具体的系统

中怎样才能比较合理的应用，需要衡量多个方面的因素。例如我们在系统中设计中，很多采用的都是源段的串连匹配。

对于什么情况下需要匹配，采用什么方式的匹配，为什么采用这种方式。 例如：差分的匹配多数采用终端的匹配；时钟采用源段匹配；

1、 串联终端匹配

串联终端匹配的理论出发点是在信号源端阻抗低于传输线特征阻抗的条件下，在信号的源端和传输线之间串接一个

电阻R，使源端的输出阻抗与传输线的特征阻抗相匹配，抑制从负载端反射回来的信号发生再次反射.

串联终端匹配后的信号传输具有以下特点：

A 由于串联匹配电阻的作用，驱动信号传播时以其幅度的50％向负载端传播；

B 信号在负载端的反射系数接近＋1，因此反射信号的幅度接近原始信号幅度的50％。

C 反射信号与源端传播的信号叠加，使负载端接受到的信号与原始信号的幅度近似相同；

D 负载端反射信号向源端传播，到达源端后被匹配电阻吸收；？

E 反射信号到达源端后，源端驱动电流降为0，直到下一次信号传输。

相对并联匹配来说，串联匹配不要求信号驱动器具有很大的电流驱动能力。 选择串联终端匹配电阻值的原则很简单，就是要求匹配电阻值与驱

燕山大学

课 程 设 计 说 明 书

题目：80Mhz分立LC阻抗匹配网络的设计

学院（系）： 理学院 年级专业： 11级电子信息科学与技术 学 号： 110108040056 学生姓名： 赵 昆 指导教师： 杜会静 徐天赋 教师职称： 副教授 副教授

燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书

燕山大学课程设计（论文）任务书

院（系）：理学院 基层教学单位： 电子信息科学与技术

学 号 110108040056 学生姓名 赵昆 专业（班级） 微波技术 设计题目 80Mhz分立LC阻抗匹配网络的设计 设计技 分立LC阻抗匹配网络的设计：频率为80MHz; 术参数 负载阻抗：100?j*25Ohm;信号源阻抗：75?j*25Ohm； 设计要求 了解ADS软件的使用方法； 了解阻抗匹配的基本原理； 1.2天时间选定课题并查阅相关资料； 2.2天时间设计步骤； 工作量 3.2天时间完成课题的设计 4.2天时间整理数据，完成

什么是阻抗？什么是阻抗匹配？以及为什么要阻抗匹配？

什么是阻抗

具有电阻、电感和电容的电路里，对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。阻抗常用Z表示。阻抗由电阻、感抗和容抗三者组成，但不是三者简单相加。如果三者是串联的，又知道交流电的频率f、电阻R、电感L和电容C，那么串联电路的阻抗

阻抗的单位是欧。

对于一个具体电路，阻抗不是不变的，而是随着频率变化而变化。在电阻、电感和电容串联电路中，电路的阻抗一般来说比电阻大。也就是阻抗减小到最小值。在电感和电容并联电路中，谐振的时候阻抗增加到最大值，这和串联电路相反。

阻抗匹配在高频设计中是一个常用的概念，这篇文章对这个“阻抗匹配”进行了比较好的解析。回答了什么是阻抗匹配。

阻抗匹配（Impedance matching）是微波电子学里的一部分，主要用于传输线上，来达至所有高频的微波信号皆能传至负载点的目的，不会有信号反射回来源点，从而提升能源效益。

大体上，阻抗匹配有两种，一种是透过改变阻抗力（lumped-circuit matching），另一种则是调整传输线的波长（transmission line matching）。

要匹配一组线路，首先把负载点的阻抗值，除以传输线的特性阻抗值来归一化，

《射频电路》期末答辩

题目:传输线理论

1308211010 1308211012 1308211023 1308211024 1308211051 1308211057

田梦圆 李华 刘苑 罗佳 张伟 徐翰林

合肥师范学院2013届本科生《射频电路》论文（设计）

摘 要

随着科学技术的飞速发展，微波技术被广泛应用于工业，农业，生物医学，军事，气象探测，遥感遥测，交通管制以及各种通信业务中，学科之间的相互渗透不断加剧，在其他学科中应用微波理论和技术进一步深入研究的范例不断增多。传输线作为传输电磁波的导波系统，对电磁波的传输性能直接关系到电磁波信息能量的传送，越来越受到人们的重视，成为了很有意义的研究对象。但是电磁波在传输线的传播比较抽象，有必要对其进行形象化、直观化研究。

TEM波场对应于电场有一电压波，对应于磁场有一电流波。本次毕业设计针对常用的均匀有耗和无耗传输线，运用分布参数电路法，建立传输线等效电路，即“化场为路”，学习了传输线方程及其解，得出：传输线的电压、电流具有波的形式，由向负载方向传输的入射波和向波源传输的反射波，这两列波叠加。并且对这一特性进行了MATLAB仿真，在代码中通过改变负载阻抗的大小使均匀传输线分别工作

输入阻抗、输出阻抗、阻抗匹配的理解与设计

一，输入阻抗

输入阻抗是指一个电路输入端的等效阻抗。在输入端上加上一个电压源U，测量输入端的电流I，则输入阻抗Rin就是U/I。你可以把输入端想象成一个电阻的两端，这个电阻的阻值，就是输入阻抗。

输入阻抗跟一个普通的电抗元件没什么两样，它反映了对电流阻碍作用的大小。对于电压驱动的电路，输入阻抗越大，则对电压源的负载就越轻，因而就越容易驱动，也不会对信号源有影响；而对于电流驱动型的电路，输入阻抗越小，则对电流源的负载就越轻。因此，我们可以这样认为：如果是用电压源来驱动的，则输入阻抗越大越好；如果是用电流源来驱动的，则阻抗越小越好（注：只适合于低频电路，在高频电路中，还要考虑阻抗匹配问题。另外如果要获取最大输出功率时，也要考虑 阻抗匹配问题

二，输出阻抗

无论信号源或放大器还有电源，都有输出阻抗的问题。输出阻抗就是一个信号源的内阻。本来，对于一个理想的电压源（包括电源），内阻应该为0，或理想电流源的阻抗应当为无穷大。输出阻抗在电路设计最特别需要注意。

但现实中的电压源，则不能做到这一点。我们常用一个理想电压源串联一个电阻r的方式来等效一个实际的电压源。这个跟理想电压源串联的电阻r，就是（信号源/放大器输出/电源）的内

输入阻抗、输出阻抗、阻抗匹配的理解与设计

一，输入阻抗

输入阻抗是指一个电路输入端的等效阻抗。在输入端上加上一个电压源U，测量输入端的电流I，则输入阻抗Rin就是U/I。你可以把输入端想象成一个电阻的两端，这个电阻的阻值，就是输入阻抗。

输入阻抗跟一个普通的电抗元件没什么两样，它反映了对电流阻碍作用的大小。对于电压驱动的电路，输入阻抗越大，则对电压源的负载就越轻，因而就越容易驱动，也不会对信号源有影响；而对于电流驱动型的电路，输入阻抗越小，则对电流源的负载就越轻。因此，我们可以这样认为：如果是用电压源来驱动的，则输入阻抗越大越好；如果是用电流源来驱动的，则阻抗越小越好（注：只适合于低频电路，在高频电路中，还要考虑阻抗匹配问题。另外如果要获取最大输出功率时，也要考虑 阻抗匹配问题

二，输出阻抗

无论信号源或放大器还有电源，都有输出阻抗的问题。输出阻抗就是一个信号源的内阻。本来，对于一个理想的电压源（包括电源），内阻应该为0，或理想电流源的阻抗应当为无穷大。输出阻抗在电路设计最特别需要注意。

但现实中的电压源，则不能做到这一点。我们常用一个理想电压源串联一个电阻r的方式来等效一个实际的电压源。这个跟理想电压源串联的电阻r，就是（信号源/放大器输出/电源）的内

1. 什么是波速?如何计算?

2. 均匀传输线的参数为Lo＝．Co＝

．求此传输线在频率为1000HZ时的特性阻

抗、相位系数、相速及波长。

3. 有一平均高度A为10m，线路半径r为10mm的架空输电线

路，试求线路波阻抗。

4. 什么是彼德逊法则？应用它应满足什么条件？ 答 当一任意波形的行波

和，沿一条波阻抗为Z的线路

、和电流折射

投射到第一节点A时，若要计算电压折射被波

的大小．则不管A点后面的电路如何复杂，A点前面的

入射波和波阻抗为Z的线路都可用一个集中参数等值电路来代替。代替的法则可以是以下两者之一； (1)电压源集中参数等值电路；电势大小为2串联。

(2)电流源集中参数等值电路：电流大小为2的电流源与Z并联。

这既是彼得逊法则。

彼德逊法则实际上是戴维南定理在波动过程中的应用，它只适用于以下条件：

的电压源与Z

(1)入射波是沿一条分布参数线路传播过来的。

(2)节点A之后的任何一条线路末端产生的反射波尚未回到A点。 5. 一电压入射波

500kV由架空线路进入电缆线路，架空、

电缆线路的波阻抗分 别为＝500．

＝50，求折射波和反射波。

6. 母线A上接有波阻抗分别为,上传来相位为

,的三条出线，从线路

的电压直角波如图6-3（a)所示。试：

1. 什么是波速?如何计算?

2. 均匀传输线的参数为Lo＝．Co＝

．求此传输线在频率为1000HZ时的特性阻

抗、相位系数、相速及波长。

3. 有一平均高度A为10m，线路半径r为10mm的架空输电线

路，试求线路波阻抗。

4. 什么是彼德逊法则？应用它应满足什么条件？ 答 当一任意波形的行波

和，沿一条波阻抗为Z的线路

、和电流折射

投射到第一节点A时，若要计算电压折射被波

的大小．则不管A点后面的电路如何复杂，A点前面的

入射波和波阻抗为Z的线路都可用一个集中参数等值电路来代替。代替的法则可以是以下两者之一； (1)电压源集中参数等值电路；电势大小为2串联。

(2)电流源集中参数等值电路：电流大小为2的电流源与Z并联。

这既是彼得逊法则。

彼德逊法则实际上是戴维南定理在波动过程中的应用，它只适用于以下条件：

的电压源与Z

(1)入射波是沿一条分布参数线路传播过来的。

(2)节点A之后的任何一条线路末端产生的反射波尚未回到A点。 5. 一电压入射波

500kV由架空线路进入电缆线路，架空、

电缆线路的波阻抗分 别为＝500．

＝50，求折射波和反射波。

6. 母线A上接有波阻抗分别为,上传来相位为

,的三条出线，从线路

的电压直角波如图6-3（a)所示。试：

阻抗匹配的原理与应用

,。

程价

万

电子

科学

阻抗匹配的原理与应用陈晓玲刘敏王艳芬盛春玲莱芜钢铁集团自动化部山东莱芜

摘到详细解释阻抗匹配的基本概念和原理〔镇词」抗匹配共扼匹配反射阻关中图分类号文献标识码

,

以及解决阻抗匹配问题方法和步骤万有一节了一

。

文章编号

一

、

扭注,

据此

,

将反射系数的公式重新写为表达式所示形式‘

阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配

使激励源得到最大。

,

二

功率翰出的一种工作状态纯电阻电路中,

。

对于不同特性的电路,。

,

匹配条件是不一样的,

劫

二

。二

交迭式‘一

在二

一

当负载电阻等于激励源内阻时,

则愉出功率为最大这种工,

一

一

称

几几

刁艺十

归

一

交选玄。

作状态称为匹配,,

否则称为失配,

当激励源内阻抗和负载阻抗含有电抗成份,

时为使负载得到最大功率负载阻抗与内阻必须满足共扼关系即电阻成份相等电抗成份只数值相等而符号相反二、

从上式我们可以看到负载阻抗与其反射系数间的直接关系但是这个关系式是一个复数所以并不实用要画史密斯圆图的话,。

这种匹配条件称为共扼匹配

。

,

方程还必需重新整

旧筑匹砚的

本理我们用下面的电路来简单介绍阻抗匹配的概念,

理成符合标准几何图形的形式

图

一

倒得,

中为负载电阻,

,

为电源的内阻,。

,

为电压源

。

由于

的存在当很大时电路接近短路状态

电路接近开路