射頻技術(shù)阻抗變換與匹配

射頻技術(shù)阻抗變換與匹配第一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期三等電阻圓第二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期三等電抗圓第三頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期三阻抗的表達第四頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期三二、L形集總元件匹配網(wǎng)絡(luò)形式**《射頻電路設(shè)計》p271第五頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期三已知源阻抗ZS＝（50+j25)Ω,

負載阻抗ZL＝（25－j50)Ω,傳輸線的特征阻抗50Ω,工作頻率

2GHz。設(shè)計一L形匹配網(wǎng)絡(luò)。解：1.歸一化源和負載阻抗（或?qū)Ъ{）分別為：2.畫等電阻圓和等電導(dǎo)圓第六頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期三3.四個交點（記為ABCD）分別為共有四條移動路徑：第七頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期三4.計算電抗值：以為例：從ZS移動到A，要并聯(lián)電納值為-j0.6,在2GHz處等價電感值為再從A移動到ZL*，要串聯(lián)電導(dǎo)值為j0.4,在2GHz處等價電感值為四條移動路徑對應(yīng)四種電路形式：第八頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期三例：利用SMITH圖阻抗匹配一般程序**《射頻電路設(shè)計》p271源和負載阻抗歸一化在Smith圖上作過源阻抗的等電阻圓和等電導(dǎo)圓在Smith圖上作過負載的共軛阻抗的等電阻圓和等電導(dǎo)圓找出上述圓的交點，并從源阻抗先移動到交點，再移動到負載的共軛阻抗。根據(jù)移動過程求電感和電容的歸一化值，并得到電路形式。第九頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期三四條移動路徑對應(yīng)四種電路及參數(shù)如下：第十頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期三第十一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期三三、單短截線匹配電路(a)并聯(lián)短截線(b)串聯(lián)短截線基本電路形式基本思路：負載經(jīng)一段長為d的傳輸線，阻抗變換到實部為特征阻抗，再并（或串）一共軛電抗，抵消虛部，則在端口與特征阻抗完全匹配。第十二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期三例**《微波工程》p196將負載阻抗ZL＝60-j80Ω用單短截線并聯(lián)匹配電路匹配到50Ω特征阻抗上。解1.阻抗歸一化：見圖。2.求YL沿等駐波比圓（等反射系數(shù)圓）和等阻抗圓(?)的交點，見圖上y1、y2。第十三頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期三并由圖讀出相應(yīng)電納和移動電長度。3.求并聯(lián)短截線長度由上述值知，對于y1應(yīng)當并聯(lián)電納為-j1.47的短截線。對于y2應(yīng)當并聯(lián)電納為j1.47的短截線。假設(shè)選擇終端短路形短截線，則從短路點（y=∞）沿外沿向著信號源方向移動到-j1.47，相應(yīng)移動的長度同理，移動到j(luò)1.47時移動的長度第十四頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期三3.頻率依賴性以2GHz為中心頻率第十五頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期三*串聯(lián)短截線的實例可參考《微波工程》p199-201.第十六頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期三例**《射頻電路設(shè)計》p291將負載阻抗ZL＝60-j45Ω用單短截線并聯(lián)匹配電路變換到Zin＝75+j90Ω,微帶線特征阻抗選擇75Ω.解1.阻抗歸一化：2.求YL沿等電導(dǎo)圓和Zin的等反射系數(shù)圓的交點，見圖上A、B，并由圖讀出相應(yīng)阻抗導(dǎo)納。第十七頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期三第十八頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期三3.計算各段微帶線長度I)首先并聯(lián)一短截線。并聯(lián)電納為假設(shè)選擇終端開路形短截線，則從開路點（y=∞）沿外沿移動到j(luò)0.45（或Z＝－j2.222)，相應(yīng)移動的長度II)由A到B的微帶線長度直接從圓圖外圓上A、B的差值讀出。若選擇先從ZL移動到A，再移動到Zin的移動路徑。第十九頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期三*雙短截線匹配網(wǎng)絡(luò)《射頻電路設(shè)計》p2941.電路形式其中，l1、l2、l3通常取λ/8或3λ/8.而

ls1、ls2要通過計算求解。第二十頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期三第二十一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期三l1取λ/8，l2、l3取3λ/8，從50+j50Ω匹配到50Ω的過程。第二十二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期三四、四分之一波長變換器λ／4形式匹配段阻抗要求簡單而有用；窄帶電路；只能匹配實數(shù)負載；第二十三頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期三反射系數(shù)可利用多次反射理論或加載微帶的阻抗變化公式計算反射系數(shù)。例如：10－50Ω匹配,駐波比<1.5(S11<-14dB)時相對帶寬29%.第二十四頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期三五、多節(jié)匹配變換器形式假定所有支節(jié)阻抗單調(diào)變化，則根據(jù)小反射理論，總是能通過恰當?shù)剡x擇反射系數(shù)，并用足夠多的節(jié)數(shù)來綜合作為頻率函數(shù)的反射系數(shù)響應(yīng)。第二十五頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期三二項式多節(jié)匹配變換器**《微波工程》p211重要的設(shè)計公式常數(shù)可容忍的最大反射系數(shù)相對帶寬第二十六頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期三二項式變換器設(shè)計表格通常最終目標是實現(xiàn)低反射寬帶匹配，首先試選擇階數(shù)N，計算常數(shù)A，并由容忍的最大反射系數(shù)計算帶寬是否滿足要求。如不能，則增加階數(shù)重作上述步驟。第二十七頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期三例計算三節(jié)二項式變換器，匹配50Ω的負載到100Ω傳輸線。計算Гm=0.05時帶寬。解：如果上述指標滿足要求，查表（N＝3,ZL／Z0＝2,注意取50Ω為特征阻抗）得Z1Z2Z31.0971.41421.8337第二十八頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期三利用工具計算微帶線寬度和長度：z0z1z2z3z4Ω5054.8570.7191.69100W(mm)1.861.590.960.520.40L(mm)20.7721.2321.69基片：FR4，介電常數(shù)：4.4，厚度：1mm，金屬厚度0.038mm。中心頻率2GHz。第二十九頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期三驗證模型：第三十頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期三切比雪夫多節(jié)匹配變換器第三十一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期三理想最平坦和切比雪夫多節(jié)匹配變換器的特性第三十二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期三五、漸變線指數(shù)漸變線阻抗變化特性反射特性第三十三頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期三三角漸變線阻抗變化特性反射特性第三十四頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期三Klopfenstein漸變線阻抗變化特性通帶內(nèi)最大波紋第三十五頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期三漸變線對比第三十六頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期三課堂作業(yè)設(shè)計四分