实验六-调匹配技术.pdf
实验六-调匹配技术.pdf
实验六 调匹配技术 一、实验目的 了解调匹配的基本原理和方法，加深对匹配意义的认识。 掌握常用的调配器的使用方法和调配技巧。 认识点频调配的局限性――频率敏感。 2 二、实验原理 匹配 指微波系统沿线没有反射,系统中是行波状态 包括信号源端匹配和负载匹配 由于匹配工作状态具有种种优点，是衡量微波系统性能的主 要技术指标之一，所以掌握调配的原理和有关技巧，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。(行波状 态->最大功率＼最大容量＼状态稳定＼最佳传输效率) 3 二、实验原理（续） 调匹配的器件 很多，可以根据不同的场合和要求灵活选用 如：隔离器、膜片、硝钉，滑动单螺，多螺以及单短截线、双短截线 等 4 二、实验原理（续） 调匹配意义: 物理意义: 就是调节调配器件使它产生一个反射波，其幅度和 “失配元件“产生的反射相等，而相位相反，从而抵消”失 配元件“在系统中引起的反射 微波电路的角度:调配器起着阻抗变换的作用，它使原来不匹配 的波源或负载阻抗，经阻抗变换器后，使之等于传输线的特 性阻抗从而达到匹配的目的 5 二、实验原理（续） 滑动单螺调配器(1) 滑动单螺调配器结构:它有一个插入波导中的穿伸度可以调节的螺钉， 并可沿着波导宽壁中心的无辐射缝作纵向移动，以便能连续地改变其 反射波幅度和相位。 滑动单螺调配器结构图及实物图 6 二、实验原理（续） 滑动单螺调配器 (2) √ ？ 滑动单螺调配器调配原理 7 二、实验原理（续） 滑动单螺调配器(3) 调配原理: 设系统终端归一化导纳YL在圆图上处于位置A点，当 观察点从负载向波源移动时，传输线输入导纳由点A沿等S圆顺时针方 向移动，当达到位置B点时（与g=1的圆相交），输入导纳为YB=1-jB， 电纳为感性的。又因为在波导光壁上插入一直径d<<λg，插入深度 t<<λg/4的螺钉时，相当于传输在线并联一容性电纳，故改变螺钉深 度，即能改变并联的容性电纳YC=jB’，因而B截面上总的归一化导纳为 Y’B=YB+YC=1-jB+jB，若B＝B’时，则YB=1。即调节螺钉深度t，圆图上 的导纳B点逐渐移动到O点，即匹配点，从而使系统达到匹配。滑动单 螺调配器能对圆图上任一导纳值匹配，故在理想情况下，它的禁区为 零。 8 二、实验原理（续） 调匹配方法: 根据SMITH圆图图解的调配原理，可以先求出调配时传输线的长 度=电长度乘以波导波长,即图中的l’。在实际调配时根据需要加上 1-2个波导波长，然后用直尺大致确定负载端接面到单螺调配器螺钉 位置之间的距离（l ’+(1-2)*λg），并将单螺调配器的螺钉旋至零 刻度。 单螺调配器 l ’+1.5*λg 匹配负载 容性膜片 9 二、实验原理（续） 逐步减小驻波比的方法: 先把驻波测量线的探针放在波节（或波腹）位置，适当调节单螺 调配器的螺钉位置或者螺钉深度（最好不要同时调），当看到选频放 大器读数增大（或减小），就说明螺钉移动的方向或者深度 调节可 能合理，这样反复调节单螺位置及螺钉的穿深度，直至达到所要求的 驻波比。 注意事项: 在每次调配过程中，驻波的相位也会随着改变，因此每次测量线 观察波节（或波腹）电平时，要移动探针位置，看是否正真位于波节 （或波腹）点。此方法的缺点是比较费时间，如果操作不仔细或不留 神，往往会出现返工现象。 10 二、实验原理（续） 实验系统框图: 11 三、实验内容及步骤 1. 方波调制；工作频率:9370MHz 2. 测定容性膜片相关参数L：按照实验四微波元件阻抗测量的方法，测出波导 波长以及容性膜片的S和dmin。 3. 滑动单螺初始位置确定：在圆图上找到YL的位置，并根据调匹配原理确定l’。 4. 用逐步减小驻波比法调匹配： (1)将滑动单螺调配器接至测量线与膜片之间，调节单螺的位置到确定的位 置l’。 (2)缓慢旋动单螺深度旋钮，用直接法观测驻波比的变化，使其逐步减小。 (3)当驻波比不能达到要求值时，可在附近微调单螺位置，使驻波比进一步 减小，直至使系统驻波比小于1.05。 5. 测定滑动单螺调配器的匹配带宽： 在中心频率为9370MHZ两边每隔20MHz测一次调配系统的驻波比，作出fS的曲线。确定驻波比S<1.5的频率范围。 12 四、实验数据记录和整理 1. 频率： f 0 2. 波导波长λg的测量,等效截面dT 3. 负载的驻波比S，驻波极小点位置dmin 4. SMITH圆图求得的l; 5. 修正后的 6. 调配达到S<1.05要求时的l,单螺钉深度dt; 7. S<1.5的匹配带宽： (MHz) l ’=l+1.5λg ; 绘制频率-驻波比曲线图； 13 五、思考题 1. 如果被调配的导纳为YL是感性的，那么使系统匹配的值 必须大于λg/4，为什么？ 2. 试说明造成匹配频率敏感性敏感的原因，通过实验你能 说明滑动单螺调配器有哪些优缺点? 3. 通过实验，试总结调配的技巧。 4. 信号源频率改变会对哪些结果产生影响？ 14