,通常膜片的损耗很小,电导G分量可以忽略,因此有
。
膜片电纳可用驻波法测出。
但将膜片接在测量线输出端,膜片窗口将向外辐射能量,必须接一个匹配负载这时从膜片左端向终端看上去的归一化输入导纳即为:
,从而得到膜片的归一化电纳值
,其精度取决于匹配负载的匹配性能。
jLBHrnAILg
4.阻抗匹配
阻抗匹配技术不仅广泛地应用在微波传输系统中,用以获得良好的工作性能及传输效率,如传输效率高,系统能传输的功率容量最大,微波源工作也较稳定等,而且对于微波测量,也是十分重要的,它直接关系到测量数据的准确度,在精密测量中,往往对阻抗匹配提出很高的要求,电压反射系数由公式:
xHAQX74J0X
可知,当ZL≠Zc时,即阻抗不匹配,就会产生反射,所以掌握匹配的原理和技巧,对分析和解决微波技术中的实际问题具有十分重要的意义。
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图3-4调配原理图解
在小功率时构成微波匹配源的最简单的办法是在信号源的输出端口接一个衰减器或一个隔离器,使负载反射的波通过衰减进入信号源后的二次反射已微不足道,可以忽略。
匹配的基本原理是利用一个调配器,使它产生的附加反射波,其幅度和失配元件产生的反射波幅度相等,而相位相反,从而抵消失配元件在系统中引起的反射从而达到匹配。
阻抗匹配的装置与方法很多,可以根据不同的场合要求灵活选用。
对于固定的负载,通常可以在系统中接入隔离器<主要用于源端匹配)、膜片、销钉、谐振窗等以达到匹配目的;而在负载变动的情况下,可接入单螺钉调配器,EH阻抗调配器,短截线等类型的调配器,这里仅介绍实验室常用的单螺钉调配器法。
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在单螺钉调配器中,一段开槽波导段宽边中心装置一个位置可移动的螺钉,而螺钉伸入波导里的深度可调,就构成可移动的单螺钉调配器,它是利用螺钉产生适当的电纳达到匹配目的,其调配原理由图3-4说明。
设系统终端的归一化导纳为
在圆图上处于位置A点,移动单螺钉,现在要找到这样一个位置,在这个位置参考面上,向负载端看入的输入导纳为dvzfvkwMI1
在圆图上相当于从A点沿等ρ圆移动距离d到等ρ圆与1=G圆的交点B<图上B点导纳值为1±
),在这个位置上改变螺钉深度,在螺钉插入深度t<λg/4时,其作用相当于在传输线上并联了一个正的电纳<为容性的)。
再改变螺钉的深度,即能改变容性电纳值
,这相当于在输入端并联一个电纳值,使之与原来的电纳值相加抵消。
此参考面上总的导纳为1,实现匹配。
在圆图上相当于从B点沿
的等
圆移动到原点,即匹配点,从而使系统达到匹配。
如果滑动单螺钉调配器的长度可以半波长范围内变化,同时调节螺钉深度提供的并联电纳可以0~∞之间任意调节,则该调配器能对任何有耗负载调配,故理想情况下没有禁区。
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四、实验装置
YM1123标准信号发生器,GX2B小功率计,YM3892选频放大器,TC2b波导型测量线,EmxvxOtOco
五、实验内容
1.测量线连接后接匹配负载。
调整测试系统,用频率计测量并记录工作频率<9.7GHz);
2.匹配负载法测量“膜片+匹配负载”总导纳,最后求出其膜片本身的归一化导纳;
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3.用单螺钉调配器进行调配
方法
6ewMyirQFL
六、系统连接图
信号源
H面弯波导
调配器
频率计
可变衰减器
测量线
选频放大器
膜片+匹配负载
单螺钉调配器+膜片+匹配负载
七、数据整理
测量线连接后接匹配负载。
调整测试系统,用频率计测量并记录工作频率<9.7GHz),读数为9.370 GHz。
Dmin=116.10mmρ=1.12DT1=138.66mmkavU42VRUs
λg=2<138.66-116.10)=44.92mm
圆图法:
Z=0.75-j0.32
公式法:
Z=0.77-j0.28y6v3ALoS89
用单螺钉调配器进行调配
ρ1=1.12
调节螺钉深度为d=8.06mm
移动单螺钉调配器的螺钉位置L=5.0cmM2ub6vSTnP
八、思考与讨论
1.测量阻抗时,驻波节点的位置DT如何确定?
为什么能用测等效参考面阻抗的方法确定待测阻抗?
接待测元件,找到一个驻波最小点Dmin,取下待测元件,测量线短接,找与Dmin相邻的驻波位置既为Dt,因为阻抗分布具有0.5λg重复性.0YujCfmUCw
2.测量膜片电纳时,为什么后面要接匹配负载?
接匹配负载时,从膜片左端看的归一化输入导纳Y=1+jB,从而得膜片归一化电纳,其精度决定于匹配负载的匹配特性。
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3.为什么要进行阻抗匹配?
在微波测试系统中,调配器调到什么情况时,传输到负载的功率最大?
若传输负载的功率为3dB,则测得的驻波系数应为何值?
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阻抗匹配可使系统获得良好的工作性能及传输特性
申明:
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