ADS仿真作業(yè)用LC元件設(shè)計L型的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)

1、用LC元件設(shè)計L型的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)一 設(shè)計要求：用分立LC設(shè)計一個L型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，使阻抗為Zs=25-j*15 Ohm的信號源與阻抗為ZL=100-j*25 Ohm的負載匹配，頻率為50Mhz。（L節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)）二 阻抗匹配的原理用兩個電抗元件設(shè)計L型的匹配網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)該是匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中最簡單的一種， 但僅適用于較小的頻率和電路尺寸的范圍，即L型的匹配網(wǎng)絡(luò)有其局限性在RF理論中，微波電路和系統(tǒng)的設(shè)計（包括天線，雷達等），不管是無源電路還是有源電路，都必須考慮他們的阻抗匹配（impedance matching）問題。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)是設(shè)計微波電路和系統(tǒng)時采用最多的電路元件。其根本原因是微波電路傳輸?shù)氖请?/p>

2、磁波，不匹配會引起嚴重的反射，致使嚴重損耗。所以在設(shè)計時，設(shè)計一個好的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)是非常重要的。阻抗匹配是指負載阻抗與激勵源內(nèi)部阻抗互相適配，得到最大功率輸出的一種工作狀態(tài)。對于不同特性的電路，匹配條件是不一樣的。在純電阻電路中，當負載電阻等于激勵源內(nèi)阻時，則輸出功率為最大，這種工作狀態(tài)稱為匹配，否則稱為失配。根據(jù)最大功率傳輸定理，要獲得信號源端到負載端的最大傳輸功率，需要滿足信號源阻抗與負載阻抗互為共軛的條件，即。若電路為純電阻電路則，即。而此定理表現(xiàn)在高頻電路上，則是表示無反射波，即反射系數(shù)為0.值得注意的是，要得到最佳效率的能量傳輸并不需要負載匹配，此條件只是避免能量從負載端到信號源端形

3、成反射的必要條件。當RL=Rs 時可獲得最大輸出功率,此時為阻抗匹配狀態(tài)。無論負載電阻大于還是小于信號源內(nèi)阻,都不可能使負載獲得最大功率,且兩個電阻值偏差越大,輸出功率越小. 阻抗匹配是無線電技術(shù)中常見的一種工作狀態(tài)，它反映了輸人電路與輸出電路之間的功率傳輸關(guān)系。當電路實現(xiàn)阻抗匹配時，將獲得最大的功率傳輸。反之，當電路阻抗失配時，不但得不到最大的功率傳輸，還可能對電路產(chǎn)生損害。阻抗匹配常見于各級放大電路之間、放大器與負載之間、測量儀器與被測電路之間、天線與接收機或發(fā)信機與天線之間，等等。為了使信號和能量有效地傳輸，必須使電路工作在阻抗匹配狀態(tài)，即信號源或功率源的內(nèi)阻等于電路的輸人阻抗，電路的輸

4、出阻抗等于負載的阻抗。在一般的輸人、輸出電路中常含有電阻、電容和電感元件，由它們所組成的電路稱為電抗電路，其中只含有電阻的電路稱為純電阻電路。L型匹配網(wǎng)絡(luò)通常不用于高頻電路中，以及如果在窄帶射頻中選用了L型匹配網(wǎng)絡(luò)，也應(yīng)該注意他的匹配禁區(qū)，在這個禁區(qū)中，無法在任意負載阻抗中和源阻抗之間實現(xiàn)預(yù)期的匹配，即應(yīng)選擇恰當?shù)腖型匹配網(wǎng)絡(luò)以避開其匹配禁區(qū)。三 設(shè)計過程1新建ADS工程，新建原理圖，在元件面板列表中選擇“simulation S-param”在原理圖中放兩個Term和一個S-Parameters控件，雙擊Term端口，彈出設(shè)置對話框，分別把Term1設(shè)置成Z=25-j*15Ohm,Term2

5、設(shè)置成Z=100-j*25Ohm，雙擊S-Parameters控件，彈出設(shè)置對話框，分別把Start設(shè)置成1MHz,Stop設(shè)置成100MHz，Step-size設(shè)置成1MHz。2在元件面板列表中選擇“Smith Chart Matching”， 單擊“”圖標，在原理圖中添加“DA_SmithChartMatching”控件。得到3雙擊DA_SmithChartMatch控件，設(shè)置控件相關(guān)參數(shù)如下，關(guān)鍵的設(shè)置有Fp=50MHz，SourceType=Complex Impedance，SourceEnable=True,源阻抗Zg=（25-j*15）Ohm，SourceImpType=Sour

6、ce Impedance，LoadType=Complex Impedance，LoadEnable=True，負載阻抗Zl=（100-j*25）Ohm，其它參數(shù)采用默認值。然后依次點擊“apply”和“ok”鍵。4，連接電路，如圖5在原理圖設(shè)計窗口，執(zhí)行菜單命令tools->Smith Chart,彈出“Smart Component”對話框。選擇“Update SmartComponent from Smith Chart Utility”，單擊“OK”6設(shè)置Freq=0.05GHz，Z0=50Ohm。單擊“DefineSource/load Network terminations

7、”按鈕，將彈出“Network Terminations”對話框，設(shè)置源和負載阻抗如下圖所示，然后依次單擊“Apply”和“OK”7 源（小圓標記）和負載（方形標記）在Smith圓圖上位置如下圖所示。8,采用LC分立器件匹配過程，點擊“auto 2-element match” ，得到下圖9首先選擇第一種情況，即點擊，得到10單擊“Build ADS Circuit”按鈕，即可生成相應(yīng)的電路選中DA_SmithChartMatch控件，單擊圖標，可以查看匹配電路此時從圖上可得到精確的c和L的值11單擊“ ”圖標，返回后原電路，單擊“ ”圖標，進行仿真，并且要求其顯示S(1,1)和S(2,1)曲線重復(fù)8-11步驟，可以得到另外一種L型匹配電路 (1)可得到相應(yīng)的smith chart (2)相應(yīng)的匹配網(wǎng)絡(luò)電路(3)S11和S21的曲線結(jié)論：1：第一種情況，經(jīng)過仿真之后，從第一種匹配網(wǎng)絡(luò)得到的S(1,1)和S(2,1)的曲線可以看出，在頻率達到50MHZ的時候，在加入L型匹配網(wǎng)絡(luò)之后的電路中，其沒有反射，即能被全部傳輸，達到最大傳輸功率，此時簡單的L型匹配網(wǎng)絡(luò)達到了很好的匹配效果。但隨高于60MHZ之后，其效果匹配效果變差。2：第二種情況，經(jīng)過加入匹配網(wǎng)絡(luò)之后，從得到的S(1,