阻抗匹配與史密斯圓圖-資料下載頁
2025-08-23 20:10本頁面
【正文】 的另一個用處是進(jìn)行阻抗匹配。這和找出一個已知網(wǎng)絡(luò)的等效阻抗是相反的過程。此時，兩端(通常是信號源和負(fù)載)阻抗是固定的，如圖12所示。我們的目標(biāo)是在兩者之間插入一個設(shè)計好的網(wǎng)絡(luò)已達(dá)到合適的阻抗匹配。圖11. 阻抗已知而元件未知的典型電路初看起來好像并不比找到等效阻抗復(fù)雜。但是問題在于有無限種元件的組合都可以使匹配網(wǎng)絡(luò)具有類似的效果，而且還需考慮其它因素(比如濾波器的結(jié)構(gòu)類型、品質(zhì)因數(shù)和有限的可選元件)。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的方法是在史密斯圓圖上不斷增加串聯(lián)和并聯(lián)元件、直到得到我們想要的阻抗。從圖形上看，就是找到一條途徑來連接史密斯圓圖上的點(diǎn)。同樣，說明這種方法的最好辦法是給出一個實(shí)例。我們的目標(biāo)是在60MHz工作頻率下匹配源阻抗(ZS)和負(fù)載阻抗(ZL) (見圖12)。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)已經(jīng)確定為低通，L型(也可以把問題看作是如何使負(fù)載轉(zhuǎn)變成數(shù)值等于ZS的阻抗，即ZS復(fù)共軛)。下面是解的過程：圖12. 圖11的網(wǎng)絡(luò)，將其對應(yīng)的點(diǎn)畫在史密斯圓圖上要做的第一件事是將各阻抗值歸一化。如果沒有給出特性阻抗，選擇一個與負(fù)載/信號源的數(shù)值在同一量級的阻抗值。假設(shè) Zo為50。于是 zS = , z*S = + , ZL = 2 。下一步，在圖上標(biāo)出這兩個點(diǎn)，A代表zL，D代表Z*S然后判別與負(fù)載連接的第一個元件(并聯(lián)電容)，先把zL轉(zhuǎn)化為導(dǎo)納，得到點(diǎn)A39。確定連接電容C后下一個點(diǎn)出現(xiàn)在圓弧上的位置。由于不知道C的值，所以我們不知道具體的位置，然而我們確實(shí)知道移動的方向。并聯(lián)的電容應(yīng)該在導(dǎo)納圓圖上沿順時針方向移動、直到找到對應(yīng)的數(shù)值，得到點(diǎn)B (導(dǎo)納)。下一個元件是串聯(lián)元件，所以必需把B轉(zhuǎn)換到阻抗平面上去，得到B39。B39。必需和D位于同一個電阻圓上。從圖形上看，從A39。到D只有一條路徑，但是如果要經(jīng)過中間的B點(diǎn)(也就是B39。)，就需要經(jīng)過多次的嘗試和檢驗(yàn)。在找到點(diǎn)B和B39。后，我們就能夠測量A39。到B和B39。到D的弧長，前者就是C的歸一化電納值，后者為L的歸一化電抗值。A39。到B的弧長為b = ，則B = x Yo = 。因?yàn)镃 = B,所以 C = B/ = B/(2 f) = (2 607) = 。B到D的弧長為 x = ,于是 X = Zo = = X, 得 L = X/ = X/(2 f) = 60/(2 607) = 159nH?？偨Y(jié)在擁有功能強(qiáng)大的軟件和高速、高性能計算機(jī)的今天，人們會懷疑在解決電路基本問題的時候是否還需要這樣一種基礎(chǔ)和初級的方法。實(shí)際上，一個真正的工程師不僅應(yīng)該擁有理論知識，更應(yīng)該具有利用各種資源解決問題的能力。在程序中加入幾個數(shù)字然后得出結(jié)果的確是件容易的事情，當(dāng)問題的解十分復(fù)雜、并且不唯一時，讓計算機(jī)作這樣的工作尤其方便。然而，如果能夠理解計算機(jī)的工作平臺所使用的基本理論和原理，知道它們的由來，這樣的工程師或設(shè)計者就能夠成為更加全面和值得信賴的專家，得到的結(jié)果也更加可靠。
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