浅谈阻抗匹配和三销钉阻抗匹配器

浅谈阻抗匹和三销钉阻抗匹配
在微波传输系统中,传输线负载不匹配时,将对传输系统中功率传输产生很多不良后果。用传输线理论来分析失配的现象,是由传输线终端负载失配而产生了反射,沿线的电压电流都为入射波和反射波的矢量和,于是传输线间电压有最大最小值,电流也有最大最小值,如此将产生以下主要问题:
1>负载不能从信号源获得最大有效功率。因为反射波的存在,负载不能波入射波的功率都吸收下来,反射波将带一部分功率到信号源。所以,终端阻抗越不匹配,反射波就越大,负载从信号源得到的功率就越少。
2>降低传输线的传输效率。电磁波在传输线上传播时,总会存在一定程度的损失。当传输线终端阻抗匹配时,线上只有行波,无最大电压和最小电压的分布,此时驻波比为1,因而线上的功率损耗等于匹配时的最小损耗,传输效率最大;而当传输线终端阻抗失配愈大,即驻波比愈大时,线上功率损耗愈大,传输效率也就愈低。紫花针茅
传输线终端阻抗失配的程度越厉害,其产生的缺点也就越严重,所以我们应力求传输线和负载间阻抗达到较好的匹配。
常用的阻抗匹配方法有:
1>单电容或单电阻匹配法
2>T型/π型网络匹配法
大厦扇3>单传输线阻抗匹配法碳纤维加热膜
冷却水循环
4>跨接短截线阻抗匹配法
5>渐变特性阻抗匹配法
6>耦合短截线匹配法
下面将介绍基于跨接短接线阻抗匹配法原理设计的三销钉阻抗变换器。为此将先介绍微波传输线理论里的基础概念。
电压反射系数:反射波电压和和入射波电压的比值,也称作反射系数记作。可以用来表征负载和传输线的匹配情况。有
其中,
为负载处的反射电压;
之比,记作VSWR。也可以用来表征负载和传输线的匹配情况。
纤维素纤维
输入阻抗:某一截面电压V(z)与电流I(z)之比称为该截面的输入阻抗,记作
输入阻抗也可记作
其中,
我们知道当负载短路时,,此时,某一截面的输入阻抗可表示为
结合输入阻抗的公司和上图可知,接入一段终端短路的传输线可以等效为接入一电感或电容,具体的阻抗值与传输线的长度有关,也就是说我们在阻抗匹配中可以引入一段短路截线来代替所需要的电感或电容。
这里所要介绍的三销钉阻抗匹配器就是基于上述原理实现的。
加入三销钉匹配器后,通过销钉匹配器的阻抗变换作用,让销钉匹配器和负载的组合阻抗
等于主传输线的特性阻抗,从而让信号源和三销钉匹配器的接口处只有行波传输,系统工作在阻抗匹配的状态,负载最大程度的吸收信号源的有效能量。
销钉能够提供阻抗变换的原因是销钉的电抗特性。销钉的不同插入深度和销钉的位置都能够等效不同的电抗大小。
当销钉插入深度较少时,销钉附件集中的电场较强,磁场较弱,,此时销钉的作用于电容膜片相似,可以等效为一个电容;当销钉插入深度增大时,磁场能量逐渐增大,到一定程度时,磁场能量与电场能量达到平衡,销钉的作用相当于电感和电容的串联谐振;当销钉插入深度继续增大时,磁场能量占优势,此时销钉的作用就相当于一个电感。从这里可以分析出,既然销钉的插入深度变化等效为不同电抗特性,我们就通过销钉来模拟不同的电抗值,而根据传输线理论我们又可以知道跨接不同长度的短截线又可以表征不同的电抗值。在此就可以建立两者的关系。
值得注意的是我们需要注意销钉间的距离,不能取λ/2一般选择λ/8~λ3/8另外,受制于销钉插入波导深度的影响,三销钉阻抗匹配器比不能全范围的进行阻抗的匹配,实践证明当系统的驻波VSWR≥30:1时,三销钉并不能将负载匹配到一个较理想的位置。张紧轮

本文发布于:2024-09-23 00:27:10,感谢您对本站的认可!

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标签:销钉   传输线   负载   匹配   阻抗   深度   传输   插入
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