匹配电路基础简窥

最后都变了- 提交于 2019-12-27 08:19:21

阻抗匹配

设计一个匹配网络来实现阻抗变换

微带线与带状线

微带线是一种用电介质将导线与接地面隔开的传输线,印制迹线的厚度、宽度和迹线与接地面间介质的厚度,以及电介质的介电常数,决定微带线特性阻抗的大小。大概图长这样

带状线是一条置于两层导电平面之间的电介质中间的铜带线。如果线的厚度和宽度、介质的介电常数以及两层导电平面间的距离是可控的,那么线的特性阻抗也是可控的。类比想象一下图吧

电长度

电长度定义:传输线的物理长度与传输波长(在传输线中)的比值

电长度物理意义:eg 物理长度为1m的传输线,对于波长分别为10cm和1cm的两个电磁波,电长度分别为10和100,也就是说:在一米的传输线上波长为10cm的波变化了10个周期,而波长为1cm的波变化了100个周期。可见:相同物理长度上波变化越频繁电长度越大!即电长度是用来描述电磁波波形变化频繁程度的物理量

电容并联可增大电容量,串联减小。串联后容量是减小了,但是这样可以增加他的耐压值。计算公式是:C=C1*C2/(C1+C2)。 并联后容量是增大了,但是它的耐压值不变。计算公式是:C=C1+C2(反正跟电阻那个相反) 电容的串联电压:总的电压等于各个电容的电压之和。电容的并联 总的电流等于各个电容的电流之和。

谐振

由电感L和电容C串联而组成的谐振电路称为串联谐振电路。其中R为电路的总电阻,即R=RL+RC,RL和RC分别为电感元件与电容元件的电阻;Us 为电压源电压,ω为电源角频率。该电路的输入阻抗为

时,即有φ=0,即XL与XC相同。此时我们就说电路发生了谐振。而电路达到谐振的条件即为

ω0称为电路的固有谐振角频率,简称谐振角频率,因为它只由电路本身的参数L,C所决定。

电路在谐振时的输入阻抗称为谐振阻抗,用Z0表示。由于谐振时的电抗X=0,故谐振阻抗为Z0=R,可见Z0为纯电阻,其值为最小。

谐振时的感抗XL0和容抗XC0称为电路的特征阻抗,用ρ表示。可见ρ只与电路参数L,C有关,而与ω无关,且有XL0=XC0。

品质因数用Q表示,定义为特征阻抗ρ与电路的总电阻R之比,即Q=ρ/R=XL0/R=XC0/R

在电子工程中,Q值一般在10-500之间

特性阻抗

特性阻抗是射频传输线影响无线电波电压、电流的幅值和相位变化的固有特性,等于各处的电压与电流的比值,用V/I表示。在射频电路中,电阻、电容、电感都会阻碍交变电流的流动,合称阻抗。电阻是吸收电磁能量的,理想电容和电感不消耗电磁能量。同轴电缆的特性阻抗和导体内、外直径大小及导体间介质的介电常数有关,而与工作频率传输线所接的射频器件以及传输线长短无关。也就是说,射频传输线各处的电压和电流的比值是一定的,特征阻抗是不变的。

打比方一下,路太窄,类比特性阻抗大,和你路有多长没关系,路宽了,特性阻抗小,自然就快。两段路况不同,哎就产生了传说中的阻抗不匹配

无线通信系统射频器件有两种特性阻抗,一种是50Ω用于军用微波、GSM、WCDMA等系统;另一种是75Ω,用于有线电视系统,一般应用较少。 

匹配电路种类

集总参数和分布参数

集总参数元件匹配网络采用无耗集总参数电抗元件实现阻抗变换。诸如分立器件,短电长度微带线等微波集成电路、螺旋电感和薄膜电容等来实现。要考虑的问题有谐振频率、品质因数(Q因子)以及集总参数元件的体积.

分布参数匹配网络采用无耗传输线作为网络元件,eg传输线变压器、单短线匹配、串联短线匹配、双短线匹配、1/4波长变换器

寄生效应

高频下器件引脚会呈现一些电容、电感的特性

equivalent serial inductance(L),即等效串连电感.一般来说在低频段,器件的管脚引线以及PCB布线都可以等效为无阻抗的,但在高频下,呈现的电感特性,频率越来越高,阻抗就越来越大。

 

易学教程内所有资源均来自网络或用户发布的内容,如有违反法律规定的内容欢迎反馈
该文章没有解决你所遇到的问题?点击提问,说说你的问题,让更多的人一起探讨吧!