应用史女士圆图懂得阻抗婚配短截线调谐，以及单跟双短截线调谐、阻抗表面跟史女士圆图的“禁区”。本文援用地点：在本文中，你将看到应用史女士圆图将RF传输线与种种负载相婚配的短截线调谐示例的概述。假如你发明本人在射频范畴任务，那么应用史女士圆图计划这些婚配电路的才能会很便利，由于它平日比盘算剖析方程更直不雅、更快。史女士圆图是电气工程师菲利普·哈格·史女士的发现。在另一篇文章中，咱们探讨了怎样应用分流短截线来供给阻抗婚配。别的，阻抗婚配也能够经由过程串联短截线来实现，咱们稍后会探讨。但是，假如负载阻抗有一些变更，则不克不及应用单短截线婚配。在这些情形下，更好的抉择是应用双存根婚配收集，这是本文的重点。单短截线调谐——并联跟串联设置在射频工程中，将线路与其负载相婚配至关主要。阻抗婚配能够应用种种差别的方式跟组件来实现，每种方式跟组件都合适特定的利用。固然，这招致了一个弗成防止的、留存已久的窘境，即工程师必需在最好的处理计划跟最廉价的实行之间获得均衡。短截线调谐是满意这两个尺度的一种方式。个别来说，短截线调谐只是将传输线的长度增加到串联或并联电路设置中的现有长度上，以使线路与负载相婚配的进程。这是经由过程将特定长度的短截线放置在间隔负载特定间隔处来实现的。图1表现了短截线调谐器的两种基础规划，即分流短截线（图1（a））跟串联短截线（表1（b））婚配收集。图1分流短截线（a）跟串联短截线（b）婚配收集的表示图分流短截线法（将在另一篇文章中更具体地探讨）更受欢送。这是由于分流设置不须要断开现有的衔接，因而在机器上更便利。但是，为了完全起见，咱们将经由过程一个示例扼要探讨系列设置。示例1：串联单桩婚配收集计划图1（b）的串联单短截线婚配收集，将ZL=100+j50Ω转换为ZIn=50Ω。假设存根在短时光内停止。假如负载阻抗是串联RL电路，婚配频率为1 GHz，则绘制反射系数幅度与频率的关联图。归一化负载阻抗zL=2+j标志在图2中的史女士圆图上。图2史女士圆图上的归一化负载阻抗zL=2+j图1（b）中的婚配电路从负载侧的一条长度为d的串联线开端。咱们晓得，分开传输线上的终端会沿着负载的常数|Γ|圆发生顺时针扭转。因而，在串联线输入端看到的阻抗轨迹是负载常数|Γ|圆——上图中的绿色圆。增加短截线只会转变阻抗的电抗分量。因而，应抉择长度d，将咱们挪动到r=1的恒定电阻圆。接上去，短截线电抗能够使咱们沿着r=1的圆达到史女士圆图的核心。上图中有两个交点，分辨表现为点A跟B。应用点A，咱们失掉如图3所示的门路。图3史女士圆图上A点的门路为了找到级数线的长度d，咱们能够从核心经由过程zL跟点A向外画线到图表的边沿，并丈量响应的弧，得出d=λ/8。为了找到短截线的长度，咱们应当斟酌点A的阻抗。点A的归一化阻抗为1-j。因而，短截线应当供给+j的电抗，以将咱们挪动到史女士圆图的核心。对短路短截线，短截线的长度为λ/8，如上所示。终极的婚配电路如图4所示。图4咱们第一个例子的终极婚配电路图因为ZL=100+j50Ω被称为串联RL电路，婚配频率为1 GHz，因而咱们失掉R=100Ω跟L=7.96 nH。如下图5所示，电路的输入反射系数（S11）证明了在1 GHz下的杰出婚配。图5表现1 GHz下输入反射系数与频率的图表当初让咱们进修双短截线调谐技巧。双桩婚配收集的基础思维单个短截线调谐器能够在输入阻抗跟负载阻抗的任何值之间供给阻抗婚配，只有它们存在非零实部。这就是为什么单存根调谐十分无效跟通用的起因；但是，它有一个毛病，在某些利用中可能会形成成绩：短截线的地位跟长度都取决于负载阻抗。比方，斟酌上面表现的婚配收集（图6）。图6婚配收集图示例短截线与负载的间隔为l1=0.199λ。假如负载阻抗不恒定或因制作公役而变更，那么咱们必需调剂l1跟l2。对将短截线放置在线路负载真个其余范例的分流短截线调谐器也是如斯。图7中表现了一个示例。图7 短截线放置在线路负载真个示例图同样，l1跟l2都须要调剂，以斟酌ZL的变更。调剂l1不便利，由于它被放置在负载跟输入端口之间。但是，调剂短截线l2的长度能够绝对轻易，特殊是在应用短路短截线时。这种可调短截线能够经由过程沿同轴线挪动的滑动短截线来创立。这一察看成果是双短截线调谐器婚配电路的基本，如图8所示。图8婚配电路或双短截线调谐器的表示图在这种情形下，输入跟输出端口之间的串联局部的长度是牢固的（l1、l2跟l3是恒定的），但短截线长度ls1跟ls2是可调的。请留神，经由过程牢固系列线的长度，咱们在计划中得到了一个自在度。为了补充这一点，应用了两个可调短截线，而不是一个短截线。这给了咱们两个自在度，相似于单个短截线调谐器的情形。因而，固然两个短截线的地位是牢固的，但它们的长度是可调的。从这里开端，短截线能够在开路或短路时停止。在说明双短截线调谐器的任务道理之前，研讨串联线怎样在史女士圆图上扭转给定的阻抗表面是有辅助的。经由过程串联线扭转阻抗表面咱们晓得，分开传输线上的终端会沿着负载的常数|Γ|圆发生顺时针扭转。假如线的电长度为θ，则史女士圆图上的扭转为2θ（图9）。图9扭转2θ的史女士圆图示例上述变更不只能够扭转单个点，还能够显明地扭转史女士圆图上的给定表面。比方，假设负载导纳yL的轨迹是g=1的恒定电导圆（图10中的蓝色圆）。图10史女士圆图表现了负载导纳yL的轨迹假如咱们在yL中停止一条λ/8的线，则能够经由过程将g=1的圆顺时针扭转λ/8（或2×45°=90°），失掉该线输入处的导纳轨迹，从而失掉上图中的绿色圆。能够看出，蓝色圆圈上的每个恣意点都扭转了λ/8，以在绿色圆圈上发生其对应的点（比方，点A被转换为点B）。因而，一条系列线会扭转全部表面。双短截线调谐是怎样任务的？斟酌图11所示的双短截线婚配收集。图11双短截线婚配收集示例在这种情形下，咱们有l1=l2=λ/8，l3=3λ/8，短截线在短路中停止。目的是将恣意负载阻抗zL转换为zin=1的归一化阻抗。输入端口处的导纳为yin=1。因为尹位于史女士圆图的核心，y4也位于核心。假如长度为ls2的短截线的电纳为jbs2，则y3=1-jbs2。换句话说，y3位于g=1的恒定电导圆上。从咱们之前的探讨中，咱们晓得长度为l2的旁边串联线将y2顺时针扭转两倍于线的电长度，从而发生y3。因而，咱们只要要将y3逆时针扭转λ/8即可找到y2的轨迹。y3跟y2的表面如图12中的绿色跟蓝色圆圈所示。图12史女士圆图表现y3跟y2的表面上述说明标明，假如y2在蓝色圆圈上，y3将在绿色圆圈上，由于l2即是λ/8。在这种情形下，准确抉择的短截线长度ls2能够将y4挪动到史女士圆图的核心。因而，咱们抉择第一个短截线ls1的长度将y2挪动到蓝色圆圈上的某个处所，并抉择ls1将y4带到史女士圆图的核心。请留神，史女士圆图上蓝色圆圈的地位由旁边系列线l2的长度决议。在探讨双短截线调谐时，这个光滑油滑常被称为“扭转1+jb圆”或“扭转g=1圆”。让咱们来看一个例子。示例2：计划双桩婚配收集计划图11的双短截线婚配收集，将ZL=100+j50Ω转换为ZIn=50Ω。如电路图所示，咱们有l1=l2=λ/8跟l3=3λ/8，短截线在短路中停止。假如负载阻抗是串联RL电路，婚配频率为1 GHz，则绘制反射系数幅度与频率的关联图。归一化负载导纳yL（对应于zL=2+j）标志在图13的史女士圆图上。图13史女士圆图表现了归一化负载导纳yL如上所述，因为负载侧的串联线，λ/8的顺时针扭转将yL转换为y1。在这个例子中，y1位于g=0.5的圆上，第一个短截线增加的电纳应当将咱们挪动到g=0.5圆与扭转的g=1圆（紫色圆）的交点。斟酌到这一点，有两种可能的处理计划，分辨用y2跟y2′表现。在这个例子中，咱们将抉择应用经由过程y2的门路。接上去，旁边的级数线发生λ/8顺时针扭转，并将咱们带到g=1圆上的y3（图14）。图14史女士圆图表现了旁边的级数线怎样发生λ/8顺时针扭转，并将咱们带到g=1圆上的y3最后，第二个存根增加了恰当的电纳值jbs2，将咱们挪动到史女士圆图的核心。图15表现了存在所需恒定电纳弧的终极门路，因而咱们能够盘算ls1跟ls2。图15史女士圆图表现了存在所需恒定电纳弧的终极门路第一个短截线的电纳即是y2跟y1之间的电纳差，招致bs1=j0.14-j0.5=-j0.36。如图所示，长度为ls1=0.195λ的短路短截线发生电纳bs1=-j0.36。别的，第二个短截线应发生即是bs2=-j0.73的电纳，以将咱们挪动到史女士圆图的核心。这须要一个长度为ls2=0.141λ的短路短截线，如图15所示。如许就实现了计划。因为ZL=100+j50Ω被称为串联RL电路，婚配频率为1 GHz，因而咱们失掉R=100Ω跟L=7.96 nH。电路的输入反射系数（S11）如图16所示，这证明了在1 GHz下的精良婚配。图16表现电路的输入反射系数（S11）在1 GHz下的婚配精良的图表史女士图禁区上述计划进程基于如许的假设，即由第一短截线增加的导纳能够将y2挪动到扭转的g=1圆上的一个点。对yL跟l1的某些值，这可能是弗成能的。在上述示例中，假如y1落在g=2圆内，则增加电纳不克不及将其转换为扭转的g=1圆上的点。如图17所示。图17史女士圆图表现了“禁区”这就是为什么在咱们的例子中，g=2圆内的地区是禁区。为懂得决这个成绩，商用双短截线调谐器抉择l1=l3±λ/4，你能够在Reinhold Ludwig跟Gene Bogdanov的这本推举书《RF电路计划：实践与利用》中懂得更多信息。在这种情形下，假如负载落在制止地区内，则能够简略地将负载衔接到调谐器的另一端，以将y1移出制止地区。经由过程Z史女士圆图停止计划能够仅应用阻抗史女士圆图（或Z史女士圆图）而不是应用ZY-Smith图来履行上述盘算。在这种情形下，Z史女士圆图被说明为Y史女士圆图。你能够在David M.Pozar的有名著述《微波工程》中找到一个例子最后，值得一提的是，调谐双短截线调谐器平日是经由过程实际中的重复实验来实现的——不雅看此视频以获取示例。这平日比盘算并实现剖析处理计划更快。 　　申明：新浪网独家稿件，未经受权制止转载。 -->