無源阻抗變換ppt課件

1、1.3 無源阻抗變換無源阻抗變換阻抗變換的必要性阻抗變換的必要性3保證濾波器性能保證濾波器性能1實(shí)現(xiàn)最大功率傳輸實(shí)現(xiàn)最大功率傳輸 共軛匹配共軛匹配2改善噪聲系數(shù)改善噪聲系數(shù)阻抗阻抗變換變換網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)1對變換網(wǎng)絡(luò)的要求：對變換網(wǎng)絡(luò)的要求：寬帶：變壓器、傳輸線變壓器寬帶：變壓器、傳輸線變壓器窄帶：窄帶：LC網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)2帶寬帶寬1損耗小損耗小 用純電抗用純電抗阻抗阻抗變換變換網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)寬帶寬帶窄帶窄帶21.3.1 1.3.1 變壓器阻抗變換變壓器阻抗變換初級電感量初級電感量12MkL L次級電感量次級電感量2L耦合系數(shù)耦合系數(shù)01k互感互感1L變壓器參數(shù)：變壓器參數(shù)：3變壓器種類：變壓器種類： 空心變壓器

2、空心變壓器 磁芯變壓器磁芯變壓器耦合緊，漏感小耦合緊，漏感小( ) , 磁芯損耗隨頻率升高增大磁芯損耗隨頻率升高增大1k 理想變壓器：無損耗、耦合系數(shù)為理想變壓器：無損耗、耦合系數(shù)為1， 初級電感量為無窮初級電感量為無窮4 電壓電壓 電流電流 阻抗阻抗2121NNVV1221NNIILLRNNR221)(留意電流方向負(fù)號、圖中方向留意電流方向負(fù)號、圖中方向磁芯變壓器可近似為理想變壓器磁芯變壓器可近似為理想變壓器理想變壓器阻抗變換：理想變壓器阻抗變換： 51.3.2 1.3.2 部分接入進(jìn)展阻抗變換部分接入進(jìn)展阻抗變換條件：并聯(lián)支路條件：并聯(lián)支路 1 ( 4以上以上 2RQX電抗元件部分接入電抗

3、元件部分接入x2( 與與 為同性質(zhì)電抗為同性質(zhì)電抗 )x1分析方法分析方法: 將部分阻抗折合到全部將部分阻抗折合到全部, 、 值不變，值不變， x1Rx2R6電感部分接入：電感部分接入：電容部分接入：電容部分接入：*7定義參數(shù)定義參數(shù)接入系數(shù)接入系數(shù) PP =接入部分阻抗接入部分阻抗同性質(zhì)的總阻抗同性質(zhì)的總阻抗X2X1+ X218電容部分接入系數(shù)電容部分接入系數(shù)211212ccccXCPXXCC1電感部分接入系數(shù)電感部分接入系數(shù)2211122LLLLXLMPXXLLM1變換原那么：變換前后功率相等變換原那么：變換前后功率相等RVRV222所以有：所以有：2212VXVXX條件條件:高高QR X

4、2變換后阻抗關(guān)系變換后阻抗關(guān)系:2PRR 結(jié)論結(jié)論: 部分接入變換到全部，部分接入變換到全部， 阻抗變大阻抗變大9問題問題1：當(dāng)支路不滿足高：當(dāng)支路不滿足高Q 時(shí)時(shí)?問題問題2：變換網(wǎng)絡(luò)中引入的電抗如何消除變換網(wǎng)絡(luò)中引入的電抗如何消除?部分接入的運(yùn)用部分接入的運(yùn)用1阻抗變換阻抗變換2減少負(fù)載對回路減少負(fù)載對回路Q的影響的影響采用串并聯(lián)支路互換公式采用串并聯(lián)支路互換公式 采用并聯(lián)諧振抵消采用并聯(lián)諧振抵消 所以，部分接入阻抗變換是窄帶變換所以，部分接入阻抗變換是窄帶變換2CLRRLC2C1RLSC2SC110問題問題3：信號源的部分接入：信號源的部分接入V2SRSI V等效原那么：變換前后功率相等

5、等效原那么：變換前后功率相等2SSI VI V電流源提供的功率電流源提供的功率2SScSVIIPIV 變換后的電流源變換后的電流源變換后的電阻變換后的電阻2SScRRP11例例1-3-1 用電容部分接入方式設(shè)計(jì)一個(gè)窄帶阻抗變換網(wǎng)絡(luò)，用電容部分接入方式設(shè)計(jì)一個(gè)窄帶阻抗變換網(wǎng)絡(luò)， 任務(wù)頻率為任務(wù)頻率為1GHz，帶寬為，帶寬為 50MHz，分別將，分別將1 ，2 變換為阻抗變換為阻抗 30LR5LR 50inR 解：阻抗變換網(wǎng)絡(luò)如圖示，解：阻抗變換網(wǎng)絡(luò)如圖示，留意：此處有兩個(gè)不同的留意：此處有兩個(gè)不同的 Q并聯(lián)支路并聯(lián)支路R L 、C 2的的 Q2，決議計(jì)算阻抗變換，決議計(jì)算阻抗變換 采用高采用高Q

6、法，還是低法，還是低Q法法并聯(lián)回路并聯(lián)回路L、C 1、C 2的的 Q 由回路的等效負(fù)載決議由回路的等效負(fù)載決議根據(jù)知帶寬計(jì)算出根據(jù)知帶寬計(jì)算出201050106930dBBWfQ該窄帶阻抗變換回路的該窄帶阻抗變換回路的Q值應(yīng)為：值應(yīng)為：根據(jù)并聯(lián)諧振回路根據(jù)并聯(lián)諧振回路Q Q的定義可得：的定義可得： 2.5inLLRQXX00.398LXLLnH5 . 2LCXX回路必需在任務(wù)頻率處諧振，才干使輸入阻抗為純電阻回路必需在任務(wù)頻率處諧振，才干使輸入阻抗為純電阻 ，那么有：，那么有：12下面判別支路下面判別支路QCCXX1CCXX2電容電容C1 C1 和電容和電容C2 C2 串聯(lián)，必有：串聯(lián)，必有：

7、 ， 接入系數(shù)接入系數(shù) ，變換阻抗，變換阻抗211CCCPC2CLinPRR那么那么774. 0211inLCRRCCCP2121CCCCC5 . 2CX由回路總電容及總?cè)菘褂苫芈房傠娙菁翱側(cè)菘?30LR2CLXR 時(shí)，一定有時(shí)，一定有 ，高，高Q 5LR時(shí)，不一定為高時(shí)，不一定為高Q那么那么PFC3 .822PFC7 .2811901163.72102.5CCPFX1 1當(dāng)當(dāng) 時(shí)，高時(shí)，高Q Q ，采用部分接入變換法，采用部分接入變換法 30LR132 2當(dāng)當(dāng) 時(shí)，能夠不滿足高時(shí)，能夠不滿足高 Q Q 5LR采用串并聯(lián)支路互換法：采用串并聯(lián)支路互換法：并聯(lián)支路并聯(lián)支路R L 、C 2串聯(lián)支路

8、串聯(lián)支路R LS 、C 2S221QRRLLS22CLXRQ 并聯(lián)并聯(lián) 串聯(lián)：串聯(lián)： ，)1 (2QRRLSin串聯(lián)串聯(lián) 并聯(lián)：并聯(lián)：特別留意此題回路特別留意此題回路Q 和支路和支路Q2 的不同，此處并聯(lián)回路的不同，此處并聯(lián)回路Q 20PFRQCQRCXLLC1995102253. 6190222202125. 0122QRRLLS253. 61) 120(5051) 1(222QRRQinL所以有：所以有：222221(1)SCCCQ14PFCCCCCC9 .9312121因此匹配網(wǎng)絡(luò)電容為：因此匹配網(wǎng)絡(luò)電容為： PFC1992PFC9 .931回路回路Q為為inLRQX901163.80.

9、125 20 210CLSLSXQCPFRRC設(shè)電容設(shè)電容C1 C1 與電容與電容 串聯(lián)值為串聯(lián)值為 C22()SCC回路回路Q也可表示為：也可表示為：151.3.3 L網(wǎng)絡(luò)阻抗變換網(wǎng)絡(luò)阻抗變換 窄帶網(wǎng)絡(luò)兩電抗元件不同性質(zhì)，有選頻濾波性能窄帶網(wǎng)絡(luò)兩電抗元件不同性質(zhì)，有選頻濾波性能特征：特征： 兩電抗元件組成兩電抗元件組成 構(gòu)造外形同構(gòu)造外形同 L L討論問題：討論問題：1. 知知 任務(wù)頻率任務(wù)頻率 ，欲將，欲將 變換為變換為 ， 求：電路構(gòu)造求：電路構(gòu)造 和和 、 LRsRoSXPX2. L 網(wǎng)絡(luò)的帶寬網(wǎng)絡(luò)的帶寬16變換根據(jù)變換根據(jù): 串并聯(lián)互換串并聯(lián)互換LRSXSPXPR串聯(lián)支路串聯(lián)支路 并

10、聯(lián)支路并聯(lián)支路 諧振，開路諧振，開路PRSR)1 ()(1 (22QRRXRRLLSLS)11 ()(1 (22QXXRXXSSLSSP串并聯(lián)互換公式串并聯(lián)互換公式留意：由于等效，串聯(lián)支路留意：由于等效，串聯(lián)支路Q 并聯(lián)支路并聯(lián)支路Q，PSSPpLSXRXRRXQ由變換電阻可求出由變換電阻可求出Q1LSRRQ那么那么: ,LSQRXQRXSP知知oL、C( 條件條件: )sRLR1.電路構(gòu)造與參數(shù)計(jì)算電路構(gòu)造與參數(shù)計(jì)算17當(dāng)當(dāng) ，那么，那么L L網(wǎng)絡(luò)如圖示網(wǎng)絡(luò)如圖示2096.1112581SLRRQL網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)支路電抗網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)支路電抗 5 .231296. 1SSQRX1SSLLL L網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)支

11、路電抗網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)支路電抗 6 .2996. 158QRXLP1PLCCC212. 帶寬帶寬諧振阻抗諧振阻抗2STRR 諧振，開路諧振，開路諧振，短路諧振，短路諧振阻抗諧振阻抗2TSrR回路帶寬回路帶寬eoQfBW 回路回路Q = 1/2 支路支路QTePRQX回路有載回路有載回路回路Q = 1/2 支路支路QSeTXQr回路有載回路有載221.3.4 和和 T 型匹配網(wǎng)絡(luò)型匹配網(wǎng)絡(luò)引出：當(dāng)對匹配網(wǎng)絡(luò)有更高的濾波要求時(shí)，采用三電抗元件組成引出：當(dāng)對匹配網(wǎng)絡(luò)有更高的濾波要求時(shí)，采用三電抗元件組成 和和 T 型匹配網(wǎng)絡(luò)型匹配網(wǎng)絡(luò)分析方法：分解為兩個(gè)分析方法：分解為兩個(gè) L 網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)，設(shè)置一個(gè)假想中間

12、電阻設(shè)置一個(gè)假想中間電阻erRint1int1erSRRQ1int2erLRRQ兩個(gè)兩個(gè)L網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)的Q分別是分別是由于由于 是未知數(shù)，因此可以假設(shè)一個(gè)是未知數(shù)，因此可以假設(shè)一個(gè) Q 1 或或 Q 2int erR假設(shè)假設(shè)Q 的原那么：根據(jù)濾波要求，設(shè)置一個(gè)高的原那么：根據(jù)濾波要求，設(shè)置一個(gè)高Q當(dāng)當(dāng)SRLR 時(shí)，時(shí)，Q2 = Q當(dāng)當(dāng)SRLR 時(shí)，時(shí)，Q1 = Q網(wǎng)絡(luò)的帶寬：由高網(wǎng)絡(luò)的帶寬：由高 Q 決議決議23例例1-3-31-3-3：設(shè)計(jì)一個(gè)：設(shè)計(jì)一個(gè) 型匹配網(wǎng)絡(luò)，完成源電阻型匹配網(wǎng)絡(luò)，完成源電阻和負(fù)載電阻和負(fù)載電阻 間的阻抗變換。間的阻抗變換。任務(wù)頻率任務(wù)頻率 MHz MHz，假設(shè)大的一個(gè)

13、有載，假設(shè)大的一個(gè)有載 。 10SR100LR75. 3f4eQ對應(yīng)對應(yīng)L網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)的Q為：為：()()10011310RQR 大值小值解：用解：用L網(wǎng)絡(luò)能否可以？網(wǎng)絡(luò)能否可以？11.52eQQ回路有載回路有載Q為：為：不滿足標(biāo)題要求，所以必需用三電抗元件的變換網(wǎng)絡(luò)不滿足標(biāo)題要求，所以必需用三電抗元件的變換網(wǎng)絡(luò)24設(shè)網(wǎng)絡(luò)由設(shè)網(wǎng)絡(luò)由 L L 和和 C1 C1、C2 C2 組成，組成，將將L L分成分成 L1 L1 和和 L2 L2 兩個(gè)電感。兩個(gè)電感。網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)源端源端 L L 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載端負(fù)載端 L 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)Rinter中間電阻中間電阻538. 1811001222intQRRLer首先確定此大的有載首先確定此大的有載 4 4 是在源端還是負(fù)載端？是在源端還是負(fù)載端？eQSLRR 必定是負(fù)載端的必定是負(fù)載端的L L網(wǎng)絡(luò)的有載網(wǎng)絡(luò)的有載 2eQ由于由于設(shè)負(fù)載端設(shè)負(fù)載端L L網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)的Q Q 為為Q2 Q2 ，那么，那么8222eQQ由于由于 ，因此此設(shè)計(jì)方案是可行的，因此此設(shè)計(jì)方案是可行的 SerRRint252210012.58.0LCRXQ負(fù)載端負(fù)載端 L 網(wǎng)絡(luò)的并聯(lián)電容支路為網(wǎng)絡(luò)的并聯(lián)電容支路為22int8.0 1.53812.30LerXQ R負(fù)載端串聯(lián)電感支路為：負(fù)載端串聯(lián)電感支路為：對源端的對源端的 L