阻抗變換器設(shè)計(jì)

射頻電路設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)報(bào)告設(shè)計(jì)題目 阻抗變換器設(shè)計(jì) 系別年級(jí)專業(yè)設(shè)計(jì)組號(hào) 摘要：射頻設(shè)計(jì)的主要工作之一，就是使電路的某一部分與另一部分相匹配，在這兩部分之間實(shí)現(xiàn)最大功率傳輸，這就需要在射頻電路中加入阻抗變換器從而達(dá)到阻抗匹配的目的。阻抗變換器就是起到將壓電傳感器的高阻抗變換為信號(hào)放大處理部分需要的低阻抗。本設(shè)計(jì)是關(guān)于阻抗匹配和阻抗轉(zhuǎn)換器的一些阻抗匹配電路以及阻抗匹配的方法，用以實(shí)現(xiàn)匹配以及50Q到75Q以及75Q到50Q的阻抗轉(zhuǎn)換器。從而得到所需要的輸出阻抗以達(dá)到變換的目的。本次實(shí)驗(yàn)以2個(gè)無(wú)源阻抗匹配器為例，分別采用簡(jiǎn)單的電容電感的方式設(shè)計(jì)所需要的阻抗轉(zhuǎn)換器，制作出實(shí)物并進(jìn)行測(cè)試。Abstract:OneofthemainRFdesignisapartofthceircuitandtheotherpartofthematchbetweenthetwopartstoachievemaximumpowertransfer,whichrequiresaddingtheRFcircuitimpedanceconvertertoachieveimpedancematchingpurposes.Impedancetransformerisplayedtoahighimpedancepiezoelectricsensorsignalamplificationprocessistransformedintosomeoftheneedsoflowimpedance.Thisdesignisaboutimpedancematchingandimpedanceconvertercircuitandimpedancematchingimpedancematchingsomeofthemethodsusedtoachievematchingandf5Cto7/and75Qto50/impedanceconverter.Inordertogettherequiredoutputimpedanceofachievingthepurposeoftransformation.Theexperimentwithtwopassiveimpedancematchingdevice,forexample,capacitanceandinductance,respectively,asimplewaytodesigntherequiredimpedanceconvertertoproduceaphysicalandtested.關(guān)鍵詞：射頻設(shè)計(jì)阻抗變換器阻抗匹配無(wú)源一、基本阻抗匹配理論當(dāng)負(fù)載阻抗與傳輸線特性阻抗不相等或連接兩段特性阻抗不同的傳輸線時(shí)，由于阻抗不匹配會(huì)產(chǎn)生反射現(xiàn)象，從而導(dǎo)致傳輸系統(tǒng)的功率容量和傳輸效率下降，負(fù)載不能獲得最大功率。為了消除這種不良反射現(xiàn)象，可在其間接入阻抗變換器，以獲得良好的匹配。由圖2-1(a)可知，當(dāng)Rl=Rs時(shí)可得最大輸出功率，稱此狀況為匹配狀態(tài)。圖(a) 輸入輸出功率關(guān)系圖圖(a) 輸入輸出功率關(guān)系圖圖(b) 廣義阻抗匹配此時(shí)：PI此時(shí)：PI2Rout LV2SR(RR)2 LSLRkRLSPinV2 RkRLSPinV2 S RRSLV2S—

R(1k)SPoutk

rrin推而廣之，如圖推而廣之，如圖2-1(b)時(shí)，形成廣義阻抗匹配。因此所示，當(dāng)輸入阻抗ZS與負(fù)載阻抗ZL互為共軛，即ZS=ZL*阻抗匹配電路亦可稱為阻抗變換器。根據(jù)使用元件及工作頻率高低，阻抗變換器的設(shè)計(jì)方法大致可分為無(wú)源元件型和傳輸線型兩種。這里僅就無(wú)源元件型的設(shè)計(jì)進(jìn)行說明。無(wú)源元件型電路是利用電感及電容來設(shè)計(jì)的。根據(jù)工作頻寬的大小，基本上可分為L(zhǎng)型、T型和n型三種。二、設(shè)計(jì)實(shí)例：(―)設(shè)計(jì)一個(gè)工作中心頻率為10MHz,帶寬400KHz的50Q到75Q的T型阻抗變換器(Rs=50Q,Rl=75Q)。1.步驟：步驟一：確定各參數(shù)f0=10MHz，負(fù)載Q=10M/400K=25,Rs=50Q,Rl=75Qo步驟二：計(jì)算假想電阻R。vrmin=Min(R,R)=50Q,?R=Rmin(1+Q2)=31300步驟三：vRs〈Rl,??按照?qǐng)D1-1所示,計(jì)算出xsi、X、X和X。P1 P2 S2Q'r1 -1 48/4442rLXQR 413250XR—4275.571S1SP1QXr-875285￡3xRQ 81754308.3P2QS2L22=24uH=10.4pF=24uH=10.4pF圖2-3(a圖t型匹配電路步驟四：選用圖1-2所示電路。電感和電容值如下：20uH, %=2疚;訂=12?7PF

Csl Cs2圖Csl Cs2圖1-22.仿真及結(jié)果：采用multisim11.0進(jìn)行仿真，使用到函數(shù)信號(hào)發(fā)生器和波特儀，電源（信號(hào)發(fā)生器）接50歐電阻作為內(nèi)阻，負(fù)載75歐電阻，中間為T型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，仿真截圖如下：12B,10:18:50在9.507MHz,增益為12B,10:18:50在9.507MHz,增益為-11.69dB,2邊增益減小，符合設(shè)計(jì)中心頻率10MHz的標(biāo)準(zhǔn)。3.PCB截圖:4.原件列表：電容：12.7pF—個(gè)10.4pF—個(gè)（其中一個(gè)可以用可變電容代替）電感：20uH—個(gè)24uH—個(gè)（二）設(shè)計(jì)一個(gè)工作中心頻率為166.67KHZ，頻寬6.67KHZ的75Q到50Q的n型阻抗變換器（Rs=75Q,Rl=50Q）。1.步驟：步驟一：確定各參數(shù)基=166.67KHz，負(fù)載Q=166.67/6.67=25Rs=75Q,Rt=50Q。0 S L步驟二：計(jì)算假想電阻R。?.?RMAX(R,R) 25bmax SL???r?.?RMAX(R,R) 25bmax SL???rrmax—1Q20.10236步驟三：???Rs〉Rl，???按照?qǐng)D1-3所示，計(jì)算出XS1、Xpi、Xp2和XS2。圖2圖2—4（a圖1—3匹配電路XRXQR=3 Q■R1=3l1=20.388,P1QS12\RXR=2.452XRQ=2.447P2QS222

步驟四：選用圖1-4所示電路。其中電感和電容值如下：12fX0P11fX0P2LS1LS2XS1步驟四：選用圖1-4所示電路。其中電感和電容值如下：12fX0P11fX0P2LS1LS2XS12：867uHnH2f0XSf 2..337iH0nHLs1CP1CP2Ls2309.73.187u8F1pF01.9389.u9F44pFCs1Lp1Cs2Lp2(c)2.仿真及結(jié)果。(c)采用multisimll.O進(jìn)行仿真，使用到函數(shù)信號(hào)發(fā)生器和波特儀，電源（信號(hào)發(fā)生器）接75歐電阻作為內(nèi)阻，負(fù)載50歐電阻，中間為n型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，仿真截圖如下：率的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。3:PCB截圖:

4.測(cè)試及結(jié)果。原件列表：電容：0.318uF—個(gè)0.39uF—個(gè)電感：2.865uH—個(gè)2.337uH—個(gè)三、設(shè)計(jì)體會(huì)：本次設(shè)計(jì)經(jīng)過了實(shí)驗(yàn)原理分析、反復(fù)的設(shè)計(jì)、計(jì)算元器件選購(gòu)、PCB布局、焊接、仿真及驗(yàn)證，并最終取得了滿意的結(jié)果，滿足了設(shè)計(jì)要求并實(shí)現(xiàn)了電路功能，從這—點(diǎn)上說此設(shè)計(jì)是成功的。然而本設(shè)計(jì)中也有不足之處，硬件設(shè)計(jì)不夠完善，這是我要在日后繼續(xù)完善之處?？傊敬卧O(shè)計(jì)是—次理論與實(shí)踐相結(jié)合的綜合性設(shè)計(jì)，在我們團(tuán)隊(duì)共同努力下，讓我收獲很多，它不僅讓