微波传输中的阻抗匹配优化策略

1.信源阻抗、传输线阻抗、负载阻抗与输入阻抗（见图18-5）

（1）局放信源阻抗Z_g从局放发生点至接收传感器之间的阻抗，包括电磁波沿程传播阻抗（因PD源位置不确定而变化）和传感器阻抗（因其结构变而变），这两部阻抗之和构成信源阻抗Z_g，可见Z_g是不确定的，即使在传感器结构确定时，Z_g也因局放点位置的不确定而稍有变化。

（2）传输线阻抗Z₀传感器信号输出至PD分析仪间的传输线的特征阻抗。

Z₀是传输线上的分布参数R₀、L₀、C₀决定的，随线的结构而变化。定义Z₀为

对于微损耗传输线，；对于常用同轴传输线，。其中，a为传输线中导体的半径；b为外导体半径；ε_r为其间填充的高频电介质的介电系数。

常用同轴电缆（如SWY-50-2，或SWY-75-3），其传输线阻抗Z₀为50Ω、75Ω两种。能传输TEM波、TE波及TM波，工作频带宽，有全电磁场屏蔽功能，适于微波传输。

对于GIS母线筒，通常b/a=3～5，对于GIS-CB：b/a=1.5～2.5，电介质为SF₆，其ε_r=1，按上式计算出波阻抗为：GIS母线筒Z₀=66～97Ω，GIS-CB：Z₀=24～60Ω。

（3）负载阻抗Z_L指PD分析仪阻抗。

（4）输入阻抗Z_inPD传输等值回路中（见图18-5），传感器输出端之后的全部回路阻抗称输入阻抗Z_in=Z₀+Z_L，或传输线某处电压与电流之比：。

2.PD电磁波传输回路阻抗匹配

（1）共轭匹配 信源阻抗Z_g与传输线输入阻抗Z_in匹配（参阅图18-5）

目的：要求信号源给出最大功率、负载吸收全部入射功率，以获得最佳测量效果。(www.zuozong.com)

条件：使信源阻抗=输入阻抗，即R_g+jX_g=R_in+jX_in，亦：R_g=R_in，X_g=-X_in，Z

传给负荷的功率：

波源阻抗一定时，P_L随Z_in而变。

调整输入阻抗，使X_in=-X_g，负载吸收的功率为：，改变R_in，使R_in=R_g，得到，负载吸收的最大功率为：P_Lmax=E²g/8Rg。

（2）无反射匹配 负载阻抗Z_L与传输线特性阻抗Z₀匹配（两者相等）

目的：使传输线处于无反射工况，让负载吸收全部的入射波功率。

条件：a）在传输线始端与信号源内阻抗匹配，传输线特性阻抗Z₀与信源阻抗Z_g相

等：Z₀=Z_g。

b）在传输线终端与负载阻抗匹配，输入阻抗Z_in与负载阻抗Z_L相等：Z_in=Z_L

无反射工况的两种特定的实现方式：

a）匹配负载工况——负载为纯电阻Z_L=R_L，入射波全被负载吸收。传输线终端无反射波。

b）匹配信号源工况——信源阻抗为纯电阻Z_g=R_g。即使传输线终端有反射波也能被信号源全部吸收。