浅谈正Γ型匹配网络的设计

2016-11-15 20:56高文学
卷宗 2016年8期
关键词:虚部实部电感

摘 要:正Γ型匹配网络的六种设计,当天线实部阻抗小于馈线阻抗时,串电容、并电感,串电感、并电容,串电容、并电容,串电感、并电感,或者直接串电抗原件,或者直接并电抗原件就能让天馈线达到匹配。

关键词:正Γ型匹配网络;电容;电感;实部;虚部;阻抗。

天线阻抗为Ra±jXa,既有实部Ra,又有虚部±jXa,对不同的频率呈现不同的天线阻抗。而馈线阻抗Zc为定值,一般是50Ω、75Ω、230Ω等。要使天线的实部阻抗Ra等于馈线阻抗Zc,虚部电抗±jXa抵消为0,就要用Γ型网络或其他网络对实电阻Ra进行调配,使Ra=Zc,再对±jXa进行谐振抵消,使±jXa=0。这就是Γ型网络和其他网络匹配的

原理。

正Γ型网络用于天线实部电阻Ra

抗元件,使它的性质和±jXa′串化并相反,数值和±jXa′串化并相同,就达到了谐振抵消。也可用串联L或C元件完全抵消掉天线虚部电抗,用抵消完天线虚部电抗后的剩余感抗或容抗与Ra进行串化并,使Ra串化并等于馈线阻抗Zc,剩余的感抗或容抗串化并后再并联相反性质,相同数值的容抗或感抗进行谐振抵消。正Γ型匹配网络是先串联电抗元件调整天线实部电阻Ra,使之和馈线阻抗Zc相等,再并联电抗元件抵消天线虚部电抗±jXa,达到匹配。

正Γ型网络有以下六种匹配情况:

一、当天线阻抗为Ra+jXa,实部电阻Ra小于馈线阻抗Zc和虚部感抗jXa较小时,可采用正Γ型的2种网络形式:串电感、并电容,或串电容、并电感,组成正Γ型网络。串电感、并电容形式:串电感X1加大天线虚部感抗,使Ra串化并后等于Zc,加大后的虚部感抗经串化并后再并联相同容抗的电容X2谐振抵消,达到匹配。串电容、并电感形式:串电容X1抵消完天线虚部感抗,用剩余容抗和Ra串化并,使Ra串化并后等于Zc,剩余容抗经串化并后再并联相同感抗的电感X2谐振抵消,达到匹配。

用2种网络形式计算出电感L和电容C的数值,具体选择用哪种形式匹配,可根据工作频率计算出来的电感L和电容C的选值范围和标称值来决定(电感不大于60 uH,电容不大于2500pF)。若2种网络都容易达到选值,则看选择的网络主要是防雷还是防高频干扰。若用于防雷,应选用并电感的形式,使雷电的主要能量直流和低频通过并联电感旁路入地。若用于防高频干扰,则选用并电容的形式,把高频干扰旁路入地。

二、当天线阻抗为Ra+jXa,实部电阻Ra小于馈线阻抗Zc,虚部感抗jXa较大时,只能采用正Γ型串电容、并电容形式。串电容X1抵消部分天线虚部感抗,用剩余的天线虚部感抗和实部电阻Ra串化并,使Ra串化并后等于Zc,剩余天线虚部感抗经串化并后再并联相同容抗的电容X2抵消,达到匹配。若采用串电感、并电容形式,会使感抗更大,使串化并后的Ra阻抗超过馈线阻抗Zc;若采用串电容,并电感形式,串联X1的容抗既要抵消完天线虚部的感抗jXa,还要有剩余容抗与Ra进行串化并,提升天线实部电阻Ra等于馈线阻抗Zc。这样,就是串联电容X1的容抗很大、电容C值很小,远超过选值范围。

三、当天线阻抗为Ra-jXa,实部电阻Ra小于馈线阻抗Zc,虚部-jXa较小时,可采用正Γ型的2种网络形式:串电感、并电容,或串电容,并电感。串电感、并电容形式:串电感X1抵消完天线虚部的容抗,用剩余感抗和Ra串化并使之等于Zc,剩余感抗经串化并后再并联相同数值的容抗X2抵消,达到匹配。串电容、并电感形式:串电容X1加大天线虚部容抗,加大后的天线虚部容抗和Ra串化并后等于Zc,加大后的天线虚部容抗经串化并后再并联相同数值的感抗X2进行谐振抵消,达到匹配。

四、当天线阻抗为Ra -jXa,实部电阻Ra小于馈线阻抗ZC,虚部容抗-jXa较大时,只能采用正Γ型的串电感、并电感形式。串电感X1的感抗抵消一部分天线虚部容抗,用剩余天线虚部容抗和Ra进行串化并,使Ra串化并后等于馈线阻抗Zc,剩余天线虚部容抗经串化并后再并联相同数值的感抗X2抵消,达到匹配。若采用串电感并電容形式,需要串电感X1的感抗很大,抵消完天线容抗-jXa后,还需有剩余感抗和Ra串化并,使Ra串化并后等于馈线阻抗Zc,使电感的选值超范围。若采用串电容、并电感形式,使天线回路的虚部容抗更大,串化并后的天线实部电阻Ra远超过馈线阻抗Zc,不能完成阻抗匹配。

五、当天线的阻抗是Ra-jXa,或Ra+jXa,串化并后的Ra串化并刚好等于馈线阻抗Zc时,则不需要串联电抗元件调整天线实部电阻Ra,只用一个并联电抗元件L或C,使感抗或容抗等于±jXa的串化并值,且性质相反,达到并联谐振抵消虚部电抗,使Za=Zc。

六、当天线的阻抗是Ra-jXa,或Ra+jXa,实部电阻Ra刚好等于馈线阻抗Zc时,只用1个串联电抗元件L或C,使感抗或容抗等于±jXa值且性质相反,达到串联谐振抵消虚部电抗,仅剩下实部电阻Ra与Zc同值

匹配。

参考文献

[1]朱德钊,邱安.微波技术[Z].中国人民解放军通讯学院,1991

[2]刘洪才等.广播发射与卫星传输理论基础.中国广播电视出版社

作者简介

高文学(1982-),工作于延安广播转播台,工程师。

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