射频电路中匹配网络的设计和分析
射频天线设计中的匹配网络设计原理
射频天线设计中的匹配网络设计原理
射频天线设计中的匹配网络是一项关键技术，它的作用是将射频信号从源器件（如射频发射器或接收器）传输到天线，并确保信号传输的效率和最大功率输出。
匹配网络的设计原理是为了最大化信号的传输效率，并使得输入和输出之间的阻抗匹配。
匹配网络的设计需要考虑到多个因素，包括天线的阻抗、传输线的特性阻抗、源器件的阻抗以及其他相关参数。
一般来说，匹配网络可以通过传输线、电容、电感或变压器等元件来实现阻抗匹配。
在匹配网络设计中，首先需要确定源器件和天线的阻抗特性。
这包括源器件的输出阻抗和天线的输入阻抗。
然后，根据这些阻抗特性，可以选择合适的匹配网络拓扑结构和元件类型。
常见的匹配网络设计包括L型匹配网络、π型匹配网络、T型匹配网络等。
这些拓扑结构可以通过合适的传输线长度、电感、电容等元件来实现阻抗匹配。
在匹配网络设计过程中，需要考虑到传输线的损耗、元件的Q值、频率响应等因素。
对于高频射频信号的匹配网络设计，需要特别关注传输线的特性阻抗匹配、传输线长度的选择以及阻抗变化对匹配网络性能的影响。
除了传统的匹配网络设计方法，现代射频天线设计中也可以使用计算机辅助设计软件来进行仿真和优化。
通过仿真软件可以快速准确地评估不同匹配网络设计方案的性能，并进行优化。
总的来说，射频天线设计中的匹配网络设计原理是为了实现阻抗匹配，确保信号传输的效率和最大功率输出。
匹配网络设计需要考虑多个因素，包括阻抗匹配、元件选型、传输线特性等。
通过合理设计和优化，可以实现高效的射频信号传输和天线性能提升。
射频电路设计中的常见问题及解决方法
射频电路设计中的常见问题及解决方法射频电路设计是无线通信系统中至关重要的一环，其设计直接影响到通信系统的性能和稳定性。
然而，在射频电路设计过程中常常会遇到各种问题，需要及时有效地解决。
下面将针对射频电路设计中常见的问题进行分析，并提出相应的解决方法。
一、射频电路设计中常见问题：1. 阻抗匹配问题：射频电路中不同部分的阻抗可能不匹配，导致信号反射和损耗增大，影响整体性能。
2. 噪声问题：射频电路中可能存在不同来源的噪声，影响信号的传输和接收质量。
3. 频率偏差问题：射频电路设计中频率的偏差会导致通信信号错误或无法传输。
4. 功放设计问题：射频功放设计可能遇到稳定性、线性度和效率等方面的问题。
5. 电磁干扰问题：射频电路受到外界电磁干扰时，可能导致通信质量下降甚至系统失效。
二、解决方法：1. 阻抗匹配问题：采用匹配网络或调整电路结构，保证各部分的阻抗匹配，减小信号反射和损耗。
2. 噪声问题：通过合理设计和布局，尽量减小噪声源的影响；采用低噪声放大器等器件降低系统整体噪声。
3. 频率偏差问题：选择合适的元器件，控制元器件的精度，尽量减小频率偏差；对射频信号进行频率校准。
4. 功放设计问题：优化功放的结构设计，选择恰当的工作点，控制功放的线性度和效率；采用反馈控制技术提高功放的稳定性。
5. 电磁干扰问题：采用屏蔽措施，设计屏蔽罩或使用屏蔽器件减小电磁干扰；调整电路布局，减小电路走线对电磁干扰的敏感度。
在射频电路设计中，以上问题和解决方法只是其中的一部分，具体情况还需根据具体的设计要求和环境条件来进行考虑和调整。
通过不断学习和实践，掌握射频电路设计中常见问题的解决方法，可以提高设计的效率和准确性，保证通信系统的稳定性和性能表现。
基于阻抗匹配分析的射频电路匹配网络设计
基于阻抗匹配分析的射频电路匹配网络设计作者：史红政来源：《科学与信息化》2019年第31期摘要射频电路设计的方式与低频电路差异明显，为使得信号得到高效率的传输，电路设计需要尽可能实现负载阻抗和源阻抗之间的有效匹配。
在设计射频电路时，为了能够使传输信号能量得以最大化，有效减少回波对信号质量及有效功率的影响，匹配网络设计就成为射频电路设计过程中需要考虑的重要问题。
随后介绍了一些匹配网络的设计方法，说明匹配网络设计的重要作用。
关键词阻抗匹配;射頻电路;匹配网络;设计在通信手段和通信技术日益发展的今天，电子通信系统的工作频率得以显著提升，使得GHz或更高频段成为电子通信系统发展的重要关注内容，而系统的工作频率也对信号的传输方式及传输特点等方面有重大影响，因此，在射频通信电路中要确保信号的高传输效率和低传输衰减，其对匹配网络的设计就显得尤为重要[1]。
1 阻抗匹配对射频电路匹配网络系统的影响射频系统的应用较为广泛，但是在射频系统中各部分电路级联的过程中通常会发生电路之间阻抗失配问题，这也就容易对信号或者能量等方面的传输质量造成不利影响，因此促使电路或者系统之间的阻抗匹配就显得尤为重要。
阻抗匹配的方式主要有共轭匹配和传输匹配等，共轭匹配是负载阻抗等于信号源内阻抗的共轭值，说明最大输出功率匹配。
而传输匹配则是负载、传输线特性阻抗及信号源内阻三者保持相等，这一情况下的信号传输到负载后，被负载完全吸收无反射波，其也被称为无反射匹配。
匹配失调则不仅容易降低系统的效率，也容易对系统运行产生不利影响，信号在传输线中也会形成驻波，造成温度比较高，甚至也容易对发射设备造成严重破坏，产生振荡和辐射干扰等问题。
阻抗自动匹配网络可以对负载阻抗变化情况实时掌握，并且根据负载阻抗变化更快进行参数调整，使得射频信号源和负载之间处于阻抗匹配的状态，使信号或能量的传输质量有效提升。
2 传输线理论及传输线工作状态射频通信系统存在着信号频率比较高和波长短等特点，通常在定义的时候，传输线的几何的长度相对于信号波长而言，其是长线传输的方式，在具体分析的基础上也要深刻掌握传输线相关情况，其中传输线理论为分布参数理论，主要是将均匀的传输线等价为比较多的比传输信号波长更小的微元[2]。
射频传输线路设计中的匹配网络原理
射频传输线路设计中的匹配网络原理在射频传输线路设计中，匹配网络起着至关重要的作用。
匹配网络的设计原理是为了实现信号源、传输线和负载之间的最大功率传输，同时最大程度地减小信号的回波和损耗。
匹配网络的设计可以分为两种主要类型：单级匹配网络和双级匹配网络。
单级匹配网络通常包括匹配电容和匹配电感。
在设计单级匹配网络时，需要根据传输线的特性阻抗和负载的阻抗来确定匹配电容和匹配电感的数值。
匹配电容通常用来调节传输线和负载之间的电容，而匹配电感则用来调节传输线和负载之间的电感。
通过这种方式，可以使传输线和负载之间的阻抗匹配到最佳状态，从而实现信号的最大传输效率。
双级匹配网络则是在单级匹配网络的基础上加入了一个额外的匹配电路。
这种设计可以更好地调节传输线和负载之间的阻抗，从而实现更加精确的匹配。
双级匹配网络通常包括两个匹配电容和两个匹配电感。
通过合理设计双级匹配网络，可以实现更好的信号传输效果，特别是在高频率和大功率传输的情况下。
在实际的射频传输线路设计中，匹配网络的设计需要根据具体的系统要求和传输线特性来确定。
通常需要进行仿真和实验验证，以确保匹配网络设计的有效性和稳定性。
此外，还需要考虑匹配网络的损耗、功率容量以及不同频率下的匹配效果，以确保整个系统的性能符合要求。
总的来说，匹配网络在射频传输线路设计中扮演着至关重要的角色。
通过合理设计匹配网络，可以实现传输线和负载之间的阻抗匹配，从而最大限度地提高信号传输效率和减小传输线损耗。
在今后的射频传输线路设计中，匹配网络的设计原理将继续为工程师们提供重要的指导和帮助。
希望以上内容对您有所帮助。
在射频电路设计中的阻抗匹配分析
4λ/ 4 阻抗调谐 λ/ 4 阻抗调谐器用于串联连接在旅行驻波的工作状态下远离不匹配载荷位于电压节点或波 环的一段或多段长度是λ/ 4 具有不同的特性阻抗的传输线。但λ/ 4 调谐器的工作频带宽非 常狭窄，有必要采取λ/ 4 阻抗调谐来宽带工作。 通常一个源阻抗不共轭，随着负载的阻抗匹配，即 。在为了最大限度地能量运输，
匹配网路的不同拓补结构的优缺点
拓扑（一）cp1-ls-cp2，不包含电感但是有 3 个 电容。这种拓扑结构的优点是： 1）不存在直流短路和直流阻塞问题； 2）它的成本在所有的拓扑结构最少，因为电容通常比电感便宜多了；
3）电感的面积通常比在 RF 电路设计的电容大的多，因此它具有最小芯片面积； 4）在 RF 电路设计一个电容的 Q 值高于电感。因此这是最受欢迎的拓扑结构。然而，应该 指出的是，该拓扑是唯一适合初始阻抗的拓补结构。它 位于 3 区的史密斯圆图。如图 1 所示。
图1 另一个上述 8 个中的 3 种拓扑结构， 只包含一个电感。 它们是： cp1-cs-lp2 （B） ， （C） cp1-ls-cp2， 和（E）lp1-cs-cp2。再对比这两种拓扑结构，拓扑（E）lp1-cs-cp2 是一个更好的，因为在它 的下一阶段没有直流阻塞或直流短路问题。除此之外，它的电容 CP2 可以减少由下个夹断 电容引起的偏差。 如图 2 所示 这种拓扑结构是有时称为“挖掘”电容匹配网络。最后的 4பைடு நூலகம்个拓扑包含两个或三个电感。他 们的是拓扑结构（d），（f），（G），和（H）。他们通常被认为是不适合用于电路设计 是因为他们太贵了。作为匹配网络，它的输入输出端口的匹配电路如图 3 所示
表格 1 当
不匹配引起的额外能量损失：
第一行表明了当 =0，没有额外功率损失。第二行和第三行表明 大于 0 小于 10%，额外功 率损失很小。从起始的-30dBm 减少不到 0.5dBm.但是，当 大于 50%，额外的能量损失将 很明显，额外能力损失将超过 1dB。不匹配电路设计引起的额外功率损失将严重破坏传输系
射频电源自动阻抗匹配器的开发和实验研究-概述说明以及解释
射频电源自动阻抗匹配器的开发和实验研究-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述：射频电源自动阻抗匹配器是一种用于在射频系统中自动调整负载阻抗以实现最大功率传输的关键设备。
在射频传输中，负载阻抗与源的内部阻抗之间的匹配程度直接影响信号的传输效率和质量。
传统上，这种匹配通常需要手动调整，耗时且容易出错。
为了解决这一问题，射频电源自动阻抗匹配器应运而生。
它利用先进的自动控制算法和技术，能够智能地监测并调整负载阻抗，实现最佳的匹配效果，从而提高整个射频系统的性能和稳定性。
本文将介绍射频电源自动阻抗匹配器的原理、开发过程和实验研究设计，探讨其在射频系统中的应用前景。
通过实验结果的分析，展望射频电源自动阻抗匹配器在未来的发展方向，并总结其在射频技术领域的重要意义。
1.2 文章结构文章结构部分主要包括介绍本文的整体架构和各个章节的主要内容。
本文的结构分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分包括概述、文章结构和目的三个小节。
在概述部分，我们将介绍射频电源自动阻抗匹配器的背景和重要性；在文章结构部分，我们将简要阐述本文的结构安排；在目的部分，我们将明确本文的研究目的和意义。
正文部分包括射频电源自动阻抗匹配器的原理、开发过程和实验研究设计三个小节。
在原理部分，我们将详细介绍射频电源自动阻抗匹配器的基本原理和工作原理；在开发过程部分，我们将介绍开发该匹配器的步骤和方法；在实验研究设计部分，我们将详细描述进行实验研究的具体设计和方法。
结论部分包括实验结果分析、应用前景展望和总结三个小节。
在实验结果分析部分，我们将对实验结果进行详细的分析和讨论；在应用前景展望部分，我们将探讨射频电源自动阻抗匹配器在未来的应用前景；在总结部分，我们将对本文的研究内容进行总结和展望。
1.3 目的本文旨在介绍射频电源自动阻抗匹配器的开发和实验研究过程，通过对其原理、开发过程和实验设计的详细阐述，旨在促进对该技术的更深入理解和应用。
通过实验结果的分析和应用前景展望，将有助于读者了解自动阻抗匹配器在射频领域中的潜在价值和发展趋势，为相关研究和工程应用提供参考和借鉴。
射频功率放大器宽带匹配如何解决？这篇文章讲得够详细了
射频功率放大器宽带匹配如何解决？这篇文章讲得够详细了在很多远程通信、雷达或测试系统中，要求发射机功放工作在非常宽的频率范围。
例如，工作于多个倍频程甚至于几十个倍频程。
这就需要对射频功放进行宽带匹配设计，宽带功放具有一些显著的优点，它不需要调谐谐振电路，可实现快速频率捷变或发射宽的多模信号频谱。
宽带匹配是宽带阻抗匹配的简称，是宽带射频功放以及最大功率传输系统的主要电路，宽带匹配的作用是，使射频功率放大管的输入、输出达到最佳的阻抗匹配，实现宽带内的最大功率放大传输。
因此，宽带阻抗匹配网络的设计是宽带射频功放设计的主要任务。
同轴电缆阻抗变换器简称同轴变换器，能实现有效的宽带匹配，可以为射频功率放大管提供宽频带工作的条件。
同轴变换器具有功率容量大、频带宽和屏蔽性能好的特性，可广泛应用于HF/VHF/UHF波段。
1 方案设计同轴变换器及其组合是一种具有高阻抗变换比的宽带阻抗匹配网络，它能将射频功率放大管的较低的输入阻抗或输出阻抗有效匹配到系统的标准阻抗50 Ω。
同轴变换器设计方案多选用1：1变比形式、1：4变比形式及其组合形式。
1．1 同轴变换器原理同轴变换器是由套上铁氧体磁芯的一段同轴电缆或同轴电缆绕在铁氧体磁芯上构成，一般称为“巴伦”。
“巴伦”的结构如图1(a)所示，其等效电路如图1(b)所示。
同轴变换器处于集中参数与分布参数之问。
因此，在低频端，它的等效电路可用传统的低频变压器特性描述，而在较高频率时，它是特性阻抗为Zo的传输线。
同轴变换器的优点在于寄生的匝间电容决定了它的特性阻抗，而在传统的离散的绕匝变压器中，寄生电容对频率性能的贡献是负面作用。
当Rs=RL= Zo时，“巴伦”可以认为是1：1的阻抗变换器。
同轴变换器在设计使用上有两点必须注意：源阻抗、负载阻抗和传输线阻抗的匹配关系；输入端和输出端应在规定的连接及接地方式下应用。
在大多数情况下，电缆长度不能超过最小波长的八分之一。
为了。
宽带射频功率放大器的匹配电路设计
介绍了一种分析同轴线变换器的新方法，建立了理想与通用模型，降低了分析难度和简化了分析过程。通过研究分析，提出了一种同轴变换器与集总元件相结合的匹配电路设计方法，通过优化同轴线和集总元件的参数，实现放大器的最佳性能。利用该方法设计了一款应用于推挽式功率放大电路的匹配电路，仿真结果表明，匹配效率高达99.93%. 阻抗变换器和阻抗匹配网络已经成为射频电路以及最大功率传输系统中的基本部件。为了使宽带射频功率放大器的输入、输出达到最佳的功率匹配，匹配电路的设计成为射频功率放大器的重要任务。要实现宽带内的最大功率传输，匹配电路设计非常困难。本文设计的同轴变换器电路就能实现高效率的电路匹配。同轴变换器具有功率容量大、频带宽和屏蔽好的特性，广泛应用于VHF/UHF波段。常见的同轴变换器有1:4和1:9阻抗变换，。但是实际应用中，线阻抗与负载不匹配时，它们的阻抗变换不再简单看作1:4或1:9.本文通过建立模型，提出一种简化分析方法。 1 同轴变换器模型 同轴变换器有三个重要参数：阻抗变换比、特征阻抗和电长度。这里用电长度是为了分析方便。当同轴线的介质和长度一定时，电长度就是频率的函数，可以不必考虑频率。 1.1理想模型 理想的1:4变换器的输入、输出阻抗都匹配，每根同轴线的输入、输出阻抗等于其特征阻抗Z0,其等效模型。 其源阻抗Zg与ZL负载阻抗变换比为： 图2和公式(1)表明：变换器的阻抗变换比等于输入阻抗与输出阻抗之比。 同轴变换器的输入阻抗等于同轴线的输入阻抗并联，输出阻抗等于同轴线的输出阻抗串联。 1.2通用模型 由于特征阻抗是实数，而源阻抗与负载阻抗一般都是复数，所以，就不能简单的用变换比来计算。阻抗匹配就是输入阻抗等于源阻抗的共轭，实现功率的最大传输。特征阻抗为Z0,电长度为E的无耗同轴线接复阻抗的电路。 由于源阻抗与同轴线特征不匹配，电路的反射系数就不是负载反射系数。由于同轴线是无耗的，进入同轴线的功率就等于负载消耗的功率。那就可以把电路简化只有一个负载Zin,又因为Zg与Zin都是复数且串联，就可以把Zg中的虚部等效到Zin中，最后得到反射系数为： 其中： 当反射系数为零时，功率可以无反射的传输，这时阻抗实现完全匹配。 由公式(2)，反射系数为零可以等效为分子为零，即： 其中： 当E为90o时，可得： 由于特征阻抗为实数，ZLZg*为实数时，方程才有解或才能完全匹配。当ZL和Zg为实数时，就是常用的λ/4阻抗变换。 当E不等于900,利用实部与虚部都等于零得方程组： 整理化简得： 公式(3)说明，不是任意两个复阻抗都可以完全匹配，必须满足特征阻抗为正实数;可以并联或串联电抗元件，使两个不可能完全匹配的复阻抗完全匹配。 通用模型是结合理想模型和同轴线分析建立，。把1:N同轴变换器等效一根同轴线，利用同轴线的分析结果，更容易获得特征阻抗和电长度参数。 特别对于利用同轴变换器设计的匹配电路，可以简化设计步骤，减少工作量。 2 宽带匹配电路的设计 通过对同轴变换器的分析，可以通过调谐特征阻抗和电长度完成阻抗匹配。 但是实际同轴线的特征阻抗是有一定规格的，不是任意的，而且电长度又是随频率变化的，所以采用同轴变换器和集总元件联合实现宽带匹配的方式。 2.1.集总元件匹配电路 复阻抗可以用电阻与电抗串联表示，也可以用电阻与电抗并联表示，这两种表示的等效电路。 它们都是指同一个复数，其转换关系为： 公式4表明，电阻并联电抗可以减小其复阻抗的实部，再串联电抗抵消其虚部，就可以实现Rp到RS阻抗匹配。所需的电抗值可以通过表达式4计算，且Xp与XS取不同性质的元件，如果Xp用电容，XS就用电感。 集总元件实现阻抗匹配原理：电阻并联电抗减小其实部，再串联电抗抵消其虚部，达到两个纯电路的匹配;当匹配的不是纯电阻时，可以采用抵消和吸纳虚部的方法实现复阻抗的匹配。2.2联合匹配电路 以Freescale公司MRF6VP2600推挽式MOSFET管的匹配电路设计为例，首先确定匹配电路的基本结构和同轴变换器的阻抗变换，然后再确定特征阻抗、电长度和集总参数。由于输入匹配电路设计与输出匹配电路类似，下面详细研究输出匹配电路设计。MRF6VP2600的DATASHEET给的源极-源极的输出阻抗。 图6 MRF6VP2600的输入-输出阻抗 输出匹配电路中，由于功率管采用推挽式工作，所以在输出端加入1:1巴伦实现不平衡-平衡变换。利用通用模型，下面的工作就简化为同轴线与集总参数的匹配电路设计。同轴线的特征阻抗和电长度计算公式为： 式中，Er为内部填充介质的相对介电常数;D为外导体内径;d是内导体外径;为内导体系数，单股内导体时为1;C为空气中光的速度;f为工作频率，L为同轴线的长度。 公式5表明，电长度与频率呈线性关系，且其长度越短，电长度受频率的影响越小。 2.3仿真验证 利用安捷伦公司的ADS工具进行输出匹配电路设计与仿真，一般可采用大信号S参数仿真和谐波仿真，由于本文设计用于推挽式工作的匹配电路，所以选用更直观的谐波平衡仿真。利用同轴线和巴伦的模型进行仿真的电路。 图7 仿真原理图由于图7的负载阻抗的实部是随频率增减而减少，所以在同轴变换器的两端并联电容。可以很容易对电路进行手动调谐和自动优化，最后的仿真结果。 图8 (87.5-108)Mhz匹配阻抗 由图6,图8可以得到各频点的反射系数;再根据反射系数与频率的关系，可以求得匹配电路在工作频带的反射系数;最后根据匹配效率与反射系数的关系，求得匹配电路的匹配效率。具体结果见表1。 表1 反射系数与匹配效率的计算结果 从表1可以得到，匹配电路的在工作频段内匹配效率达99.93%,实现了较好的匹配。 3总结 本文建立同轴变换器的理想模型和通用模型，提出一种新颖的和简单的分析方法。通过分析，同轴线的特征阻抗和电长度对匹配电路的性能有很大影响。设计了一款推挽式MOSFET管的输出匹配电路，仿真结果表明：匹配效率达99.93%.
射频电路匹配调试方法
射频电路匹配调试方法主要包括以下步骤：
1.确定最佳工作阻抗：根据芯片规格书，确定射频端口的最佳工作阻抗。
2.设计天线线圈：根据需求设计天线线圈，并测量其等效电路参数。
3.确定Q值和串联电阻：根据天线的等效电路参数和所需工作带宽，计算Q值和串联电阻。
4.确定LC滤波器参数：根据Q值和所需工作带宽，计算LC滤波器的参数。
5.仿真和调试：使用仿真软件对电路进行仿真，并根据仿真结果调整电路参数。
然后进行实际测试，根据测试结果进一步调整电路参数。
6.实际测试与参数调整：将电路安装在设备上，进行实际测试。
根据测试结果调整电路参数，以满足性能要求。
这些步骤只是射频电路匹配调试的一般方法，实际操作中可能需要根据具体情况进行调整。
同时，操作时需要注意安全，避免对设备和人员造成伤害。
射频天线设计中的匹配网络优化方法
射频天线设计中的匹配网络优化方法
在射频天线设计中，匹配网络起着至关重要的作用，它可以有效地提高天线的
工作性能和效率。
匹配网络的设计和优化对整个射频系统的性能至关重要。
下面将介绍一些射频天线设计中的匹配网络优化方法。
首先，匹配网络的设计需要考虑到天线的阻抗匹配问题。
通过合适的匹配网络
设计，可以使天线的输入阻抗与传输线的特性阻抗相匹配，从而提高信号传输效率。
常用的匹配网络包括匹配电路、匹配变压器、匹配电容和匹配电感等。
其次，通过优化匹配网络的参数，可以实现更好的信号传输性能。
例如，可以
通过调整匹配电路中的电感和电容值来实现匹配网络的优化。
同时，可以借助仿真软件对匹配网络进行优化设计，以实现最佳的匹配效果。
另外，采用自适应匹配网络也是一种有效的优化方法。
自适应匹配网络可以根
据输入信号的变化来调整匹配网络的参数，以实现实时的匹配优化。
这种方法可以有效解决信号幅度和相位的不匹配问题，提高了系统的稳定性和性能。
此外，采用多阶匹配网络也是一种常用的优化方法。
多阶匹配网络可以通过串
联或并联多个匹配网络单元来实现更复杂的匹配要求。
通过合理设计多阶匹配网络的拓扑结构和参数，可以实现更好的匹配效果，提高系统的传输性能。
综上所述，射频天线设计中的匹配网络优化方法包括合理的阻抗匹配设计、参
数优化、自适应匹配网络和多阶匹配网络等。
通过采用这些优化方法，可以提高天线系统的性能和效率，实现更稳定、可靠的信号传输。
在实际设计中，需要根据具体的系统需求和要求选择适合的优化方法，并进行合理的设计和调整，以实现最佳的匹配效果。
射频电路理论与设计第5章 匹配网络
在射频电路的设计中，阻抗匹配是最 重要的概念之一，是电路和系统设计时必 须考虑的重要问题。
在匹配网络的设计中，解析方法很繁 杂，本章只讨论用史密斯圆图的设计方法。 史密斯圆图在射频电路的分析中是一个必 须的工具，尤其在匹配网络的设计中显得 更为重要。
本章首先讨论匹配网络的目的及选择 准则，然后讨论集总参数元件电路的匹配 网络设计、分布参数元件电路的匹配网络 设计和混合参数元件电路的匹配网络设计。
规律5 沿等电阻圆顺时针或逆时针方 向移动，决定了电抗元件是感性或是容性。 沿等电导圆顺时针或逆时针方向移动，决 定了电抗元件是容性或是感性。
规律6 负载在史密斯圆图上的位置决 定有几种L形匹配网络。负载位于1+jb圆 (归一化单位电导圆)内，有2种L形匹配网 络；负载位于1+jx圆(归一化单位电阻圆)内， 有2种L形匹配网络；负载位于1+jx圆和 1+jb圆外，有4种L形匹配网络。
数
传输线与负载之间的L形匹配网络， 只能在中心频率f0保证传输线与负载之间 匹配，使包含L形网络与负载在内的总输 入阻抗位于史密斯圆图的中心，传输线上 反射系数为0。
当频率偏离中心频率时，传输线上的 反射系数将大于0。所以，上述匹配网络可 以视为谐振频率为f0的谐振电路。
由于L形匹配网络是由串联或并联的 电感或电容组成的，所以这种网络有滤波 性。为考察匹配网络的频率响应，下面讨 论L形匹配网络的品质因数，以得到匹配 网络的带宽。
规律7 任何负载都不能同时有图5.1 中的8种L形匹配方式，因此所有L形网络 都有匹配禁区。也就是说，只有负载在史 密斯圆图上处于某些位置时，才能采用某 种L形匹配网络。
5.2.2 信源与负载间L形共轭 匹配网络
射频电路匹配网络的分析与设计
图 ２ 电 阻性 Ｌ型 节 匹 配 电路
电阻性 匹配 电路 对 频 率不 敏 感 可适 用 于 宽 带
须要 考虑 的重 要 问题 。在 通信 系统 、 达 系 统 和航 雷 空 电子 系统 等电路 设计 中都有 重要 的应 用 。
１ 传 输 线理 论 及 传 输 线工 作 状 态
射频通信系统 中信号频率高 ， 波长短， 通常定义 几何长度大于或等 于信号波长的传输线 为长线 传
输 ， 要 用传输 线 理 论 来 分 析 。传输 线 理 论 是 分 布 需 参数 理论 ， 以将 均匀 的传 输 线 等 效成 多个 小 于 传 可
负载 反射 系数 为零 且 吸收全 部入 射功率 。这 种情 况
下传输线的效率最高 ， 功率容量最大 ， 且传输线任意
点 的输 入 阻抗 都呈 纯 电阻性 ， 大小不 会 随频率 变化 。
Ｚ 表示 距离 负载 的距 离 ， ＝ ￣ ａ ２－ 。 ／
当信号源的内阻与传输线的特性阻抗相等称为 波源阻抗匹配。此时 Ｚ ＝ 。信号源为匹配源。若 ｓ Ｚ， 负载不匹配 ， 负载引起的反射波会被信号源 内阻完
由 （ ）一（ ） 可 知 传输 线 负载 的大 小 决 定 了 ２ ３式
＝Ｊ Ｉ 为负载反射 系数 ， 为传
当负载阻抗不匹配 ， 传输 线任一截面上输入 阻
抗与信号源内阻互为共轭值时， 称为共轭阻抗匹配。
此时 Ｚ ＝ 信号 源输 出功率 最 大 。 Ｚｓ， 在 射频 电路 匹 配 网络 设 计 中 ， 常希 望 三 种 匹 通
配， 使传输线工作于行波状态 。
３ 阻抗 匹配 的方 法
RF射频电路设计中的关键参数分析
RF射频电路设计中的关键参数分析在RF射频电路设计中，关键参数的分析是至关重要的，因为它们直接影响着电路的性能和稳定性。
以下是一些在RF射频电路设计中常见的关键参数，以及它们的分析方法和影响因素：1. 中心频率：中心频率是指电路在工作时所频率的中心值，通常以赫兹（Hz）为单位。
在设计RF射频电路时，需要根据具体的应用要求选择合适的中心频率。
中心频率的选取将影响电路的通信范围和带宽。
2. 带宽：带宽是指电路能够有效工作的频率范围，通常以赫兹为单位。
带宽的大小直接影响着电路的信号传输能力和频率选择性能。
在设计过程中，需要根据实际需求选择合适的带宽。
3. 输入输出阻抗匹配：在RF射频电路设计中，输入输出阻抗的匹配是至关重要的。
如果输入输出阻抗不匹配，将导致信号反射和功率损失，严重影响电路的性能稳定性。
因此，在设计中需要采取合适的匹配网络来实现输入输出阻抗的匹配。
4. 噪声系数：噪声系数是评价电路噪声性能的重要参数，通常以分贝（dB）为单位。
在RF射频电路设计中，需要尽量降低噪声系数，提高电路的信噪比。
常见的降噪方法包括合理设计电路结构、选取低噪声元器件等。
5. 功率增益：功率增益是评价电路放大性能的重要指标，通常以分贝（dB）为单位。
在RF射频电路设计中，需要根据实际需求选择合适的功率增益，提高电路的发送功率和接收灵敏度。
6. 相位噪声：相位噪声是评价电路时钟稳定性和信号质量的重要参数，通常以分贝（dBc/Hz）为单位。
在RF射频电路设计中，需要设计合适的时钟和信号源，提高电路的相位噪声性能。
综上所述，RF射频电路设计中的关键参数分析是保证电路性能稳定和可靠的重要步骤。
设计人员需要全面了解各种关键参数的影响因素和分析方法，根据实际需求选择合适的参数数值，优化电路设计，提高电路的性能和可靠性。
希望以上内容对您有所帮助。
经典Wifi射频电路的设计与调试
经典Wifi射频电路的设计与调试一：WiFi产品的一般射频电路设计 (General RF Design In WiFi Product) 2022-01-20 18:18:41写在前面的话：这篇文章是我结合多年的工作经验和实践编写而成的，具有一定的实用性，希望能够对大家的设计工作起到一定的帮助作用。
I. 前言这是一篇针对性很强的技术文章。
在这篇文章中，我只是分析研究了Wi-Fi产品的一般射频电路设计，而且主要分析的是Atheros 和Ralink的解决方案，对于其他厂商的解决方案并没有进行研究。
这是一篇针对性很不强的技术文章。
在这篇文章中，我研究，讨论了Wi-Fi产品中的射频电路设计，包括各个组成局部，如无线收发器，功率放大器，低噪声放大器，如果把这里的某一局部深入展开讨论，都可以写成一本很厚的书。
这篇文章具有一般性。
虽然说这篇文章主要分析了Atheros和Ralink的方案，但是这两家厂商的解决方案很具有代表性，而且具有很高的市场占有率，因此，大局部Wi-Fi 产品也必然是具有一致或者类似的架构。
经常浏览相关网站的人一定知道，在中国市场热卖的无线路由器，无线AP很多都是这两家的解决方案。
这篇文章具有一定的实用性。
这篇文章的编写是基于我们公司的二十余种参考设计电路，充分吸收了参考设计的精华，并提取其一般性，同时，本文也重在分析实际的电路结构和选择器件时应该注意的问题，并没有进行深入的理论研究，所以，本文具有一定的实用性。
这篇文章是我在自己的业余时间编写的〔也可以说我用这种方式消磨时间〕，如果这篇文章能够为大家的工作带来一点帮助，那将是我最快乐的事。
我平时喜欢关注一些业界的新技术新产品，但是内容太多，没有方法写在文章中，感兴趣的同事可以访问我的博客： ://cn.signalsky 。
研发设计千人群(电子+结构) 在这里,实现资源共享,人脉扩张! 群号229369157 229369157 由于时间有限，编写者水平更加有限，错误之处在所难免，欢送大家批评指正。
射频电路中的输入匹配 -回复
射频电路中的输入匹配-回复射频电路中的输入匹配是指设计和实现一个能够将信号源的输出与接收器负载的输入阻抗进行匹配的电路。
在射频系统中，输入匹配对于信号传输的质量和性能至关重要。
一个良好的输入匹配能够最大限度地传输信号能量，降低反射损耗，并提高系统的工作效率。
本文将一步一步地解释射频电路中的输入匹配原理和方法。
首先，我们将介绍输入阻抗的概念。
在射频电路中，输入阻抗是指信号源与电路之间的阻抗匹配情况。
输入阻抗由两个主要参数确定：阻抗大小和相位。
当输入阻抗与信号源的输出阻抗不匹配时，会导致信号发生反射，从而造成能量的损失和系统性能的下降。
为了实现输入匹配，我们需要使用一些特定的电路元件和技术。
其中最常见的是使用匹配网络。
匹配网络是一种能够改变电路输入阻抗的网络，通过调整网络中的元件参数，使输入阻抗与信号源的输出阻抗相匹配。
匹配网络可以是被动的，如电感、电容和电阻，也可以是主动的，如晶体管。
下面，我们将详细介绍两种常用的输入匹配网络：L型匹配网络和π型匹配网络。
L型匹配网络由一对电感和电容组成。
该网络的特点是可以实现宽带匹配，并且具有简单的结构和调整参数的灵活性。
L型匹配网络的工作原理是通过调整电感和电容的数值、连接方式和相位，使输入阻抗匹配至信号源的输出阻抗。
π型匹配网络由一对电容和电感组成。
与L型匹配网络相比，π型匹配网络在一定频段内具有更好的匹配性能。
π型匹配网络的工作原理是通过调整电感和电容的数值、连接方式和相位，使输入阻抗匹配至信号源的输出阻抗。
在设计输入匹配网络时，需要考虑多个因素。
首先是频率响应。
不同的射频电路工作在不同的频率范围内，因此设计的输入匹配网络必须能够在特定频率范围内实现良好的匹配。
其次是功率适应。
输入匹配网络必须能够适应不同功率水平下的工作，并且不引入过多的功率损耗。
在设计输入匹配网络时，可以使用多种工具和技术进行模拟和优化。
例如，可以使用射频网络分析仪来测量电路的S参数，并通过分析数据来设计匹配网络。
射频电源与匹配器工作原理
射频电源与匹配器工作原理宝子！今天咱来唠唠射频电源和匹配器这俩超有趣的玩意儿的工作原理哈。
咱先说说射频电源。
你可以把射频电源想象成一个超级有活力的小宇宙，它的任务呢，就是产生射频信号。
这射频信号啊，就像是一群超级活跃的小精灵，在特定的频率上欢快地跳动着。
射频电源内部有好多复杂的电路元件，就像是小精灵们的小房子和游乐场一样。
它通过一些特殊的电路设计，比如说振荡器之类的东西，让电流按照我们想要的射频频率来跑来跑去。
这就好比是给小精灵们规定了一个特定的舞蹈节奏，它们就得按照这个节奏来蹦跶。
这个射频电源产生的射频信号能量可不小呢。
它可以被用在好多地方，像在工业上给一些材料做处理，就像是给材料来一场特别的能量按摩，让材料的性能变得更好。
还有在一些科研的小天地里，射频电源就像是一个神秘的魔法棒，给各种实验提供独特的能量源。
那匹配器又是咋回事呢？匹配器啊，就像是一个超级贴心的小管家。
你想啊，射频电源产生的信号要去和负载打交道，就好比是小精灵们要去一个新的地方玩耍。
但是呢，这个负载有时候就像一个很挑剔的小朋友，它对信号的要求可严格了。
如果信号和负载之间不匹配，那就像是小精灵们去了一个不欢迎它们的地方，会出乱子的。
匹配器的工作就是要让射频电源产生的信号和负载完美匹配起来。
它就像是一个桥梁，调整信号的各种参数，比如阻抗之类的。
你可以把阻抗想象成一条小路的宽窄程度。
如果射频信号走的路（也就是阻抗）和负载期待的路不一样宽，那信号就走得不顺溜。
匹配器就会把这条路调整得刚刚好，让信号能够顺顺利利地到达负载那里，然后愉快地完成它们的任务。
咱再打个比方哈。
射频电源就像是一个厨师，做出了一道美味的菜肴（射频信号）。
而匹配器呢，就像是一个服务员，把这道菜按照顾客（负载）的口味和要求，调整得恰到好处，然后端到顾客面前。
在实际的工作中，射频电源和匹配器可是配合得相当紧密的。
比如说在半导体制造的大工厂里，射频电源产生的射频能量要精确地作用到半导体材料上。
射频匹配调试过程及方法
射频匹配调试过程及方法
射频匹配调试啊，这可真是个有趣又充满挑战的事儿！就好像是在给电子信号们牵红线，让它们能和谐共处，完美协作。
你知道吗，这可不是随随便便就能搞定的。
得先了解各种射频元件的特性，它们就像是一群有着不同脾气的小伙伴。
电容啦，电感啦，电阻啦，每个都有自己的个性。
然后呢，就开始精心调整它们的组合，就如同在拼凑一幅完美的拼图。
调试的时候，有时候会感觉像是在走迷宫。
这里调一下，那里试一下，看看信号的反应，是不是变得更好啦？要是没效果，那就得换个思路再来。
这可真需要点耐心和技巧呢！
比如说，当你发现信号传输不畅，就像是水管被堵住了一样，那就要想办法去疏通它呀。
增加或减少某个元件的值，就如同给水管加粗或变细，看看能不能让水流得更顺畅。
这过程不就跟医生治病似的，要找到症结所在，然后对症下药。
而且啊，这还得考虑到环境因素呢。
不同的环境就像是不同的舞台，射频匹配也得跟着变一变。
就好像一个演员在不同的场景下要换不同的表演方式一样。
这多有意思啊！
每次成功地完成射频匹配调试，那种成就感简直爆棚！就好像你攻克了一座难以攀登的山峰，站在山顶上欢呼雀跃。
这难道不是一件超级棒的事情吗？射频匹配调试，真的是电子世界里的一场奇妙冒险，充满了未知和惊喜，让我们乐在其中，不断探索，不断前进！
总之，射频匹配调试是一项极具魅力和挑战的工作，需要我们用心去感受，用智慧去破解，用坚持去追求完美。
它让电子世界变得更加精彩，也让我们在这个过程中不断成长和进步。
射频匹配器的原理与设计
射频匹配器的原理与设计应用物理系电子信息工程专业00级4班学生：刘京华指导教师：曾旺辉摘要众所周知，功率在传输进程中终究是有损耗的。
关于日趋普及的芯片也不例外。
在芯片的生产进程中，为使其射频电源的功率传输最大化，咱们设计一个匹配器，用来使负载阻抗与射频电源的阻抗匹配，从而减少反射功率，传输功率达到最大。
在那个地址咱们所设计的确实是射频匹配器。
[关键词]：射频匹配，传输功率，反射功率，调谐部份AbstractAs is known to us , there is inevitable power consumption during the power transmission. The same is true with chips which is increasingly popular. In the process of manufacturing chips, we design a match to maximize the transmitted power. The theory is that the match would match the impedances of radio frequency load to the radio frequency generator. So that minimum the reflected power and maximize the forward power. And then the rate of the forward to the reflected value is maximized. Here what we are doing is the radio frequency match——RF MATCH.[Key word]: RF MATCH. Forward power. Reflected power. Tuning elements1 引言随着社会的进步和科技的迅猛进展，愈来愈多的电路都集成起来，作为芯片完善着一个个神奇的功能。
西交大射频实验报告
射频专题实验实验报告实验一匹配网络的设计与仿真实验目的1.掌握阻抗匹配、共轭匹配的原理2.掌握集总元件L 型阻抗抗匹配网络的匹配机理3.掌握并(串)联单支节调配器、λ/4阻抗变换器匹配机理4.了解ADS 软件的主要功能特点5.掌握Smith 原图的构成及在阻抗匹配中的应用6.了解微带线的基本结构基本阻抗匹配理论信号源的输出功率取决于U s、R s和R L。
在信号源给定的情况下，输出功率取决于负载电阻与信号源内阻之比k 。
当R L=R s时可获得最大输出功率，此时为阻抗匹配状态。
无论负载电阻大于还是小于信号源内阻，都不可能使负载获得最大功率，且两个电阻值偏差越大，输出功率越小。
匹配包括：共轭匹配，阻抗匹配，并(串)联单支节调配器。
练习1.设计L型阻抗匹配网络，使Zs=(46－j×124) Ohm信号源与ZL=(20+j×100) Ohm的负载匹配，频率为2400MHz.仿真电路图2. 设计微带单枝短截线线匹配电路，使MAX2660的输出阻抗ZS=（126-j*459）Ohm与ZL=50Ohm的负载匹配，频率为900MHz.微带线板材参数：相对介电常数：2.65相对磁导率：1.0导电率：1.0e20损耗角正切：1e-4基板厚度：1.5mm导带金属厚度：0.01mm仿真电路图仿真结果实验二衰减器的仿真设计一、练习：设计10dB П型同阻式（Z1=Z2=50Ω）固定衰减器。
仿真电路：仿真结果：二、衰减器的测量——AV36580A 矢量网络分析仪(一)测失配负载在600～2600MHz 的驻波比（S11、回损）S11 对数幅度实验三威尔金森功分器的设计与仿真一、设计指标要求：中心频率：2.45GHz带宽：60MHz频带内输入端口的回波损耗：S11<-20dB，S22<-20dB频带内插入损耗：S21>-3.1dB, S31>-3.1dB隔离度：S32<-25dB二、板材参数：H:基板厚度(1.5 mm)， Er:基板相对介电常数(2.65)Mur:磁导率(1)， Cond:金属电导率(5.88E+7)Hu:封装高度(1.0e+33 mm) T:金属层厚度(0.035 mm)TanD:损耗角正切(1e-4)， Roungh:表面粗糙度(0 mm)三、威尔金森功分器原理：如下图为威尔金森功分器的结构图，其输入、输出特性阻抗均为。
RF系统LC匹配电路的分析
RF系统LC匹配电路的分析马宇来2005.9 射频中经常用到匹配网络，利用LC元件进行阻抗匹配时要较为熟悉LC元件在匹配网络中的作用，以目标引导匹配过程的完成。
本文试图帮助初步掌握LC匹配的人能对匹配有更为深层的理解。
L C的基础电感L : 电感是一种相位上电压超前于电流90度的器件。
数学模型u L虫& dt相量图ui1 2任意时刻存储的能量W L (t) -Li2(t)2感抗X L L 2 fL电容是一种相位上电流超前于电压90度的器件电容C:du数学模型i Cdt相量图* iU 1 2任意时刻存储的能量W c(t) Lu2(t)21 1容抗X CC 2 fC二LC分立使用与匹配电路的分析利用smith chart匹配的概念在史密斯圆图上建立一个连接前端和后端的桥梁。
在图上从前端可以走到后端，从后端也可以走到前端，表现在电路图上，以上过程就是依次经过我们所设计的器件。
目的：使能量从源端以最大功率传输到负载端。
负载端获得了最大功率，同时避免负载反射能量回来。
高速数字系统中的端接匹配仅仅是为了消除反射波的影响，对功率考虑较少，这是两者的细微区别。
另外，高速数字系统中的端接一般不会用到L器件，多用串联电阻，并联上/下拉电阻，串联电阻+电容，上下拉二极管等方式完成。
两者的核心思想和思路是一致的。
1串联L串联L 时，在smith 圆图的表现是，电阻不变（阻抗的 实部），从原始点顺时针画圆弧，由于电阻不变，所以 圆弧所在圆经过原始数据点和（1，0）点，并且L 呈 逐渐增大的趋势。
图 a 表示了这个过程。
ab2串联C串联C 和串联L 画圆弧的方向相反，为逆时针，也是过原始点和（ 1，0）点，C 呈逐渐减小的趋势，如图b o3并联L并联L 时，在smith 图的表现是，导纳的实部不变, 从原始点逆时针华圆弧，圆弧所在圆经过原始点 和（-1 , 0）点，并且L 越来越小，如图C 。
4并联C 并联C 时，与并联L 相反，顺时针画圆弧，过（ 势，如图d o串联L 或C 时，画的圆弧经过原始点和（1, 0）,并联时经过原始点和（-1 , 0）o 顺逆时钟判断：无论串并，添加L 时，都是使容性减小，感性增加，结合串并时不同的圆， 得出串联L 顺时针，并联L 逆时针。
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网络, 而不采用微带短线实现阻抗的转换. 以下采
用 Smit h 圆图进行分析. 输入 900 M Hz 的信号时, 激光器 LD 的输入
阻抗为 ZLD = 20- j83. 8 . 信号由 SMA 头引入,
金属引线长度约为 8 mm , 所以导线电感约为 4. 3 nH, 输入阻抗为 Zin= 50+ j 24. 3 . 鉴于布 板空 间, 用 Sm ith 圆图设计 L 型匹配网络. 首先得到归 一化阻抗为
w h
+
2 3
ln(
w h
+
1. 444) )
eff =
r+ 2
1+
r2
1[ ( 1 +
12
h w
)
-
1/
2]
( 4) 式中: w 为导体线宽; eff 为有效介电常数; Zf 为自 由空间波阻抗, Zf= 376. 8 .
由于电路中阻抗失配造成的直接后果, 就是 信号的反射. 所以, 用反射系数来衡量线路的匹配 程度
第 31 卷 第 6 期 2007 年 12 月
武 汉 理 工 大 学 学 报( 交与通工科程学版) Journal of Wuhan Universit y of T echnolo gy
( T r anspo rtat ion Science & Engineer ing )
V ol. 31 N o . 6 Dec. 2007
[ 5] Sun Y , Fidler J K . P ractical considerations of impedance matching netw or k desig n. HF R adio Systems a nd T echniques. Sixt h Inter natio nal Co nference, 1994( 4-7) : 229-233
射频电路中匹配网络的设计和分析*
黄秋元 董诗波
( 武汉理工大学信息工程学院 武汉 430070)
摘要: 射频电路的设计方法和低频电路 的分析方法截然不 同. 文中从阻 抗匹配的角度, 介绍了传输 线的基本理论, 以 G SM 光纤直放站射频光 收发模块 中射频输入 端到激光 器的电路为 例, 用 Smith 圆图作为 工具进行 了匹配网络 的设计和 分析. 结 果表明, 合理的匹 配网络设 计可以有效 减少信号 反射干扰, 提高信号传输效率. 关键词: 特征阻抗; 阻抗匹配; Sm ith 圆图; 电压驻波比 中图法分类号: T P31
Design and Analysis of Im pedance M at ching Netw or k of Radio Frequency Cir cuit
Huang Qiuyuan Dong Shibo ( S chool of I nf ormation E ngineering , W uhan Univer sity of T echnology , W uhan 430070)
· 1062 ·
武汉理工大学学报( 交通科学与工程版)
2007 年 第 31 卷
V SW R =
V max V min
=
1+ 1-
!0 !0
( 6)
2 匹配网络的设计与分析
设定 GSM 直放站的光收发模块中心频率为 900 M Hz, 这里以射频信号输入端到激光器的电 路为例. 该 P CB 板厚度为 1. 2 m m, 介质为 FR-4,
Z0 =
R + jw L G + jw C
( 1)
在实际电路中, 传输线带来的损耗( R, G) 往
往可以忽略不计, 令 R = G = 0 得到特征阻抗的简
化形式
Zc =
L C
( 2)
电路设计中, 当 PCB 板中导线厚度 t 和基片
厚度h 相比可以忽略时, 利用线路尺寸( 线宽 w 与
[ 3] 陈 伟, 姚天 任, 黄 秋元. 基于 信号完整 性的 PCB 仿 真设计与分析研 究. 武汉 理工大学学 报: 交 通科学与 工程版, 2005, 29( 2) : 273-276
[ 4] 范寿 康, 卢春 兰, 李 平辉. 微 波技 术 与微 波 电路. 北 京: 机 械工业出版社, 2003
Zs= Zin / Z0 = 1+ j0. 49 y s= 0. 8- j0. 4
Zl= ZLD / Z0= 0. 4- j1. 8 y l= 0. 14- j0. 57
由于在最佳传输效率时, 源阻抗与负载阻抗
的共轭
Z
* l
相匹配, 在Smit h 圆图上标出Zs 与Z*l
,
并画出等阻抗圆和等电导圆, 如图 1 所示.
!0 =
Z0 Z0 +
Zl Zl
( 5)
在阻抗匹配的情况下, 反射系数为零. 但是在 实际工程中, 往往用电压驻波比( V S W R) 来观测 电路的匹配状况[ 4-5] . 电路中的电压是入射量和反 射量之和, 电压驻波比定义为最大电压与最小电 压之比
收稿日期: 2007-06-09 黄秋元: 男, 40 岁, 副教授, 主要研究领域为高速数字电路与光纤通信 * 湖北省自然科学基金项目资助( 批准号: 2004A BA 045)
Abstract
T he circuit desig n of radio f requency is dif ferent fro m t he cir cuit of low frequency. T his paper is fo cused o n t he im pedance mat ching of t he radio frequency cir cuit and int roduced the basic t heo ry of t ransmission line. A impedance mat ching net wo rk in a f iber t ransceiver used in GSM fiber repeat er is desig ned and analysed by means of Sm it h char t . Key words: charact erist ic im pedance; impedance mat ching ; Sm it h char t ; VSWR
要实现功率高效率的传输, 电路设计中必须 尽可能实现负载阻抗和源阻抗的匹配. 为了保证 信号最大效率的传输, 需做到两个方面: ( 1) 源阻 抗和负载阻抗的匹配; ( 2) 电路中阻抗的连续性.
1 阻抗匹配的理论基础
当波长与电路中分立元件几何尺 寸相比拟 时, 必须采用分立电路表示 法对电路进行分 析[ 1-3] . 在阻抗匹配问题中, 最关键的传输线参数 为特征阻抗 Z0. 传输线特征阻抗的一般表达式
h) 和介电常数 r, 可以得到微带线特征阻抗的经
验式.
当w/ h< 1 时
Z0 =
2
Zf
ln( 8
h w
+
eff
4wh )
eff =
r+ 2
1+
r - 1× 2
( 3)
[ ( 1 +
12
h w
)-
1/ 2
+
0. 04( 1 -
w h
)
2
]
当 w / h> 1 时
Z0 =
Zf
eff ( 1. 393 +
[ 1] R einho ld L udw ig , Pa vel Br etchko . 射 频 电 路 设 计 ——理 论与应用. 王子宇, 张肇仪, 徐承和, 译. 北京: 电子工 业出版社, 2004
[ 2 ] M ankuan V ai, Sheila Pr asa d. Com puter -aided micr o wav e cir cuit ana ly sis by a co mput er ized numerica l sm ith char t. M icr ow av e and Guided W ave L etters. IEEE seealso I EEE M icro wav e and W ir eless Components L etter s, 1992, 2( 7) : 294-296
可根据图1 中不同的匹配路径, 经计算得出 4
种不同的匹配网络, 如图 2 所示.
图 2 由不同路径得到的匹配网络
图 1 利用 Smit h 圆图进行匹配网络设计
图 3 Smith 圆图观察电压驻波比
第6 期
黄秋元, 等: 射频电路中匹配网络的设计和分析
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由于在实际应用中, 必须综合考虑匹配网络 的频率响应, 所以最终选用图 2 c) 作为匹配网络; 考虑到传输线的分布参数以及焊接中焊盘焊锡等 多种因素, 实际选取的元件值和理论上计算的数 值还是存在很大差异. 最后用网络分析仪测试, 未 加入匹配网络和加入匹配网络后的 Smit h 圆图所 示的电压驻波比, 如图 3 所示. 观察 图中曲 线的变 化, 在 采用传 输线设 计 50 传输线的基础上, 加入L 型匹配网络后, 电压 驻 波比 在 带 宽内 由 小 于 1. 5 ∶ 1, 改 善 至 小 于 1. 3∶1, 使电路的该项指标得到了优化, 达到了阻 抗匹配网络设计的目的.
3 结 论
1) 离散参数法是进行传输线的设计, 实现电 路的阻抗连续的重要理论依据和分析方法.
2) 依 据电路具体情 况, 采用合改善电路性能.
3) Smith 圆图是进行匹配网络设 计的重要 工具, 使用方便, 结果准确.
参考文献
eff =
4. 7 + 2