(完整版)ADS仿真作业用LC元件设计L型的阻抗匹配网络
ADS仿真作业用LC元件设计L型的阻抗匹配网络资料
用LC 元件设计L 型的阻抗匹配网络一 设计要求：用分立LC 设计一个L 型阻抗匹配网络，使阻抗为Z s =25-j*15 Ohm 的信号源与阻抗为Z L =100-j*25 Ohm 的负载匹配，频率为50Mhz 。
（L 节匹配网络） 二 阻抗匹配的原理用两个电抗元件设计L 型的匹配网络，应该是匹配网络设计中最简单的一种， 但仅适用于较小的频率和电路尺寸的范围，即L 型的匹配网络有其局限性 在RF 理论中，微波电路和系统的设计（包括天线，雷达等），不管是无源电路还是有源电路，都必须考虑他们的阻抗匹配（impedance matching ）问题。
阻抗匹配网络是设计微波电路和系统时采用最多的电路元件。
其根本原因是微波电路传输的是电磁波，不匹配会引起严重的反射，致使严重损耗。
所以在设计时，设计一个好的阻抗匹配网络是非常重要的。
阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态。
对于不同特性的电路，匹配条件是不一样的。
在纯电阻电路中，当负载电阻等于激励源内阻时，则输出功率为最大，这种工作状态称为匹配，否则称为失配。
根据最大功率传输定理，要获得信号源端到负载端的最大传输功率，需要满足信号源阻抗与负载阻抗互为共轭的条件，即L L S S iX R iX R +=+。
若电路为纯电阻电路则0==L S X X ，即L S R R =。
而此定理表现在高频电路上，则是表示无反射波，即反射系数为0.值得注意的是，要得到最佳效率的能量传输并不需要负载匹配，此条件只是避免能量从负载端到信号源端形成反射的必要条件。
当RL=Rs 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. 阻抗匹配是无线电技术中常见的一种工作状态，它反映了输人电路与输出电路之间的功率传输关系。
当电路实现阻抗匹配时，将获得最大的功率传输。
ADS阻抗匹配原理及负载阻抗匹配
功率放大器设计的关键：输出匹配电路的性能2008-05-15 17:51:20 作者：未知来源:电子设计技术关键字：功率放大器匹配电路匹配网络s参数串联电阻输出功率Cout耗散功率网络分析仪高Q值对于任何功率放大器（功率放大器）设计，输出匹配电路的性能都是个关键。
但是，在设计过程中，有一个问题常常为人们所忽视，那就是输出匹配电路的功率损耗。
这些功率损耗出现在匹配网络的电容器、电感器，以及其他耗能元件中。
功率损耗会降低功率放大器的工作效率及功率输出能力。
因为输出匹配电路并不是一个50Ω的元件，所以耗散损失与传感器增益有很大的区别。
输出匹配的具体电路不同，损耗也不一样。
对于设计者而言，即使他没有选择不同技术的余地，在带宽和耗散损失之间，在设计方面仍然可以做很多折衷。
匹配网络是用来实现阻抗变化的，就像是功率从一个系统或子系统传送另一个系统或者子系统，RF设计者们在这上面下了很大的功夫。
对于功率放大器，阻抗控制着传送到输出端的功率大小，它的增益，还有它产生的噪声。
因此，功率放大器匹配网络的设计是性能达到最优的关键。
损耗有不同的定义，但是这里我们关心的是在匹配网络中，RF功率以热量的形式耗散掉的损耗。
这些损耗掉的功率是没有任何用途。
依据匹配电路功能的不同，损耗的可接受范围也不同。
对功率放大器来讲，输出匹配损耗一直是人们关注的问题，因为这牵涉到很大的功率。
效率低不仅会缩短通话时间，而且还会在散热和可靠性方面带来很大的问题。
例如，一个GSM功率放大器工作在3.5V电压时，效率是55%，能够输出34dBm的功率。
在输出功率为最大时，功率放大器的电流为1.3A。
匹配的损耗在0.5dB到1dB的数量级，这与输出匹配的具体电路有关。
在没有耗散损失时，功率放大器的效率为62%到69%。
尽管损耗是无法完全避免的，但是这个例子告诉我们，在功率放大器匹配网络中，损耗是首要问题。
耗散损失现在我们来看一个网络，研究一个匹配网络（图1a）中的耗散损失。
ADS匹配网络的设计与仿真培训讲学
A D S匹配网络的设计与仿真射频实验报告（1）学号：08058017班级：信息 83姓名：何彬一、实验名称匹配网络的设计与仿真二、 实验原理 基本阻抗匹配理论 (1)……………… （2） 由式1与式2可得： (3)信号源的输出功率取决于Us 、Rs 和RL 。
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RL =Rs 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。
广义阻抗匹配：U s(a )(b )10.750.50.250P o /P i k1L L s s L o R R R U R I P 222)(+==ss i s L R U P kR R 2,==io Pk k P 2)1(+=•阻抗匹配概念可以推广到交流电路。
当负载阻抗ZL与信号源阻抗Zs共轭时，即，能够实现功率的最大传输，称作共轭匹配或广义阻抗匹配。
•如果负载阻抗不满足共轭匹配条件，就要在负载和信号源之间加一个阻抗变换网络N，将负载阻抗变换为信号源阻抗的共轭，实现阻抗匹配。
三、实验内容（一）、L型阻抗匹配网络设计（1）实验要求：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.（2）实验结果：1.Smith圆图：2.匹配电路：（二）、微带单枝短接线匹配电路的设计（1）实验要求：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（2）实验结果：1.微带线板参数设置：2.生成的匹配网络电路：3.仿真结果：精品资料四、实验结果根据图形显示基本符合设计要求。
ADS仿真作业用LC元件设计L型的阻抗匹配网络
用LC元件设计L型的阻抗匹配网络一设计要求：用分立LC设计一个L型阻抗匹配网络，使阻抗为乙=25-j*15 Ohm的信号源与阻抗为Z L=100-j*25 Ohm的负载匹配，频率为50Mhz（L节匹配网络）二阻抗匹配的原理用两个电抗元件设计L型的匹配网络，应该是匹配网络设计中最简单的一种，但仅适用于较小的频率和电路尺寸的范围，即L型的匹配网络有其局限性在RF理论中，微波电路和系统的设计（包括天线，雷达等），不管是无源电路还是有源电路，都必须考虑他们的阻抗匹配（impeda nee matchi ng ）问题。
阻抗匹配网络是设计微波电路和系统时采用最多的电路元件。
其根本原因是微波电路传输的是电磁波，不匹配会引起严重的反射，致使严重损耗。
所以在设计时，设计一个好的阻抗匹配网络是非常重要的。
阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态。
对于不同特性的电路，匹配条件是不一样的。
在纯电阻电路中，当负载电阻等于激励源内阻时，则输出功率为最大，这种工作状态称为匹配，否则称为失配。
根据最大功率传输定理，要获得信号源端到负载端的最大传输功率，需要满足信号源阻抗与负载阻抗互为共轭的条件，即R S iX R L iX L。
若电路为纯电阻电路则X S = X L = 0，即R s =R L。
而此定理表现在高频电路上，则是表示无反射波，即反射系数为0.值得注意的是，要得到最佳效率的能量传输并不需要负载匹配，此条件只是避免能量从负载端到信号源端形成反射的必要条件。
当RL=Rs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.阻抗匹配是无线电技术中常见的一种工作状态，它反映了输人电路与输出电路之间的功率传输关系。
当电路实现阻抗匹配时，将获得最大的功率传输。
反之，当电路阻抗失配时，不但得不到最大的功率传输，还可能对电路产生损害。
ADS仿真作业用LC元件设计L型的阻抗匹配网络
用LC 元件设计L 型的阻抗匹配网络一 设计要求：用分立LC 设计一个L 型阻抗匹配网络，使阻抗为Z s =25-j*15 Ohm 的信号源与阻抗为Z L =100-j*25 Ohm 的负载匹配，频率为50Mhz 。
（L 节匹配网络） 二 阻抗匹配的原理用两个电抗元件设计L 型的匹配网络，应该是匹配网络设计中最简单的一种， 但仅适用于较小的频率和电路尺寸的范围，即L 型的匹配网络有其局限性 在RF 理论中，微波电路和系统的设计（包括天线，雷达等），不管是无源电路还是有源电路，都必须考虑他们的阻抗匹配（impedance matching ）问题。
阻抗匹配网络是设计微波电路和系统时采用最多的电路元件。
其根本原因是微波电路传输的是电磁波，不匹配会引起严重的反射，致使严重损耗。
所以在设计时，设计一个好的阻抗匹配网络是非常重要的。
阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态。
对于不同特性的电路，匹配条件是不一样的。
在纯电阻电路中，当负载电阻等于激励源内阻时，则输出功率为最大，这种工作状态称为匹配，否则称为失配。
根据最大功率传输定理，要获得信号源端到负载端的最大传输功率，需要满足信号源阻抗与负载阻抗互为共轭的条件，即L L S S iX R iX R +=+。
若电路为纯电阻电路则0==L S X X ，即L S R R =。
而此定理表现在高频电路上，则是表示无反射波，即反射系数为0.值得注意的是，要得到最佳效率的能量传输并不需要负载匹配，此条件只是避免能量从负载端到信号源端形成反射的必要条件。
当RL=Rs 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. 阻抗匹配是无线电技术中常见的一种工作状态，它反映了输人电路与输出电路之间的功率传输关系。
当电路实现阻抗匹配时，将获得最大的功率传输。
分立LC阻抗匹配网络的ads仿真
分立LC阻抗匹配摘要：阻抗匹配的概念是射频电路设计中最为基本的概念，贯穿射频电路设计始终。
阻抗匹配就意味着源传递给负载最大的RF功率，换句话说就是要实现最大的功率传输，必须使负载阻抗与源阻抗匹配。
然而，他们的功能并不仅仅为了减小功率损耗而设计的，他们还具有其他功能，如减小噪声干扰、提高功率容量和提高频率响应的线性度等。
通常认为，匹配网络的用途就是实现阻抗变换，就是将给定的阻抗值变换成其他更合适的阻抗值。
关键字：射频；阻抗匹配；阻抗圆图；ADSAbstract: The concept of impedance matching in RF circuit design the most basic concepts, through the RF circuit design has always been. Impedance matching means that the source is passed to the load maximum RF power, in other words, to achieve maximum power transfer, the need to load impedance and source impedance matching. However, their function is not only designed to reduce power consumption, they also have other functions, such as reduced noise, increased power capacity and improve frequency response linearity. Is generally belie ved that the use of matching networks is to achieve impedance transformation is given impedance value into other more appropriate impedance value.Keywords: RF; impedance matching; impedance circle diagram; ADS一、设计要求：用分立LC设计一个L型阻抗匹配网络，使Zs =25-j*15 Ohm信号源与ZL=100-j*25 Ohm的负载匹配，频率为50Mhz。
ADS阻抗匹配原理及负载阻抗匹配
功率放大器设计的关键：输出匹配电路的性能2008-05-15 17:51:20 作者：未知来源:电子设计技术关键字：功率放大器匹配电路匹配网络s参数串联电阻输出功率Cout耗散功率网络分析仪高Q值对于任何功率放大器（功率放大器）设计，输出匹配电路的性能都是个关键。
但是，在设计过程中，有一个问题常常为人们所忽视，那就是输出匹配电路的功率损耗。
这些功率损耗出现在匹配网络的电容器、电感器，以及其他耗能元件中。
功率损耗会降低功率放大器的工作效率及功率输出能力。
因为输出匹配电路并不是一个50Ω的元件，所以耗散损失与传感器增益有很大的区别。
输出匹配的具体电路不同，损耗也不一样。
对于设计者而言，即使他没有选择不同技术的余地，在带宽和耗散损失之间，在设计方面仍然可以做很多折衷。
匹配网络是用来实现阻抗变化的，就像是功率从一个系统或子系统传送另一个系统或者子系统，RF设计者们在这上面下了很大的功夫。
对于功率放大器，阻抗控制着传送到输出端的功率大小，它的增益，还有它产生的噪声。
因此，功率放大器匹配网络的设计是性能达到最优的关键。
损耗有不同的定义，但是这里我们关心的是在匹配网络中，RF功率以热量的形式耗散掉的损耗。
这些损耗掉的功率是没有任何用途。
依据匹配电路功能的不同，损耗的可接受范围也不同。
对功率放大器来讲，输出匹配损耗一直是人们关注的问题，因为这牵涉到很大的功率。
效率低不仅会缩短通话时间，而且还会在散热和可靠性方面带来很大的问题。
例如，一个GSM功率放大器工作在3.5V电压时，效率是55%，能够输出34dBm的功率。
在输出功率为最大时，功率放大器的电流为1.3A。
匹配的损耗在0.5dB到1dB的数量级，这与输出匹配的具体电路有关。
在没有耗散损失时，功率放大器的效率为62%到69%。
尽管损耗是无法完全避免的，但是这个例子告诉我们，在功率放大器匹配网络中，损耗是首要问题。
耗散损失现在我们来看一个网络，研究一个匹配网络（图1a）中的耗散损失。
ADS仿真作业用LC元件设计L型阻抗匹配网络
用LC元件设计L型的阻抗匹配网络一设计要求：用分立LC设计一个L型阻抗匹配网络，使阻抗为Z=25-j*15 Ohm的信号源s与阻抗为Z=100-j*25 Ohm的负载匹配，频率为50Mhz。
（L节匹配网络）L二阻抗匹配的原理用两个电抗元件设计L型的匹配网络，应该是匹配网络设计中最简单的一种，但仅适用于较小的频率和电路尺寸的范围，即L型的匹配网络有其局限性在RF理论中，微波电路和系统的设计（包括天线，雷达等），不管是无源电路还是有源电路，都必须考虑他们的阻抗匹配（impedance matching）问题。
阻抗匹配网络是设计微波电路和系统时采用最多的电路元件。
其根本原因是微波电路传输的是电磁波，不匹配会引起严重的反射，致使严重损耗。
所以在设计时，设计一个好的阻抗匹配网络是非常重要的。
阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态。
对于不同特性的电路，匹配条件是不一样的。
在纯电阻电路中，当负载电阻等于激励源内阻时，则输出功率为最大，这种工作状态称为匹配，否则称为失配。
根据最大功率传输定理，要获得信号源端到负载端的最大传输功率，需要满足信号源阻抗与R?iX?R?iXX?X?0，负载阻抗互为共轭的条件，。
若电路为纯电阻电路则即LLSLSS R?R。
而此定理表现在高频电路上，则是表示无反射波，即反射系数为0.即LS值得注意的是，要得到最佳效率的能量传输并不需要负载匹配，此条件只是避免能量从负载端到信号源端形成反射的必要条件。
当RL=Rs 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. 阻抗匹配是无线电技术中常见的一种工作状态，它反映了输人电路与输出电路之间的功率传输关系。
当电路实现阻抗匹配时，将获得最大的功率传输。
反之，当电路阻抗失配时，不但得不到最大的功率传输，还可能对电路产生损害。
ADS软件的使用手册编写及应用_2_
ADS软件的使⽤⼿册编写及应⽤_2_附录⽤ADS设计1GHz的低噪声功率放⼤器⼀． LNA的原理基础⼀）概述低噪声功率放⼤器（以后简称LNA）的⼯作主要有以下特点。
⾸先，由它所处的位置决定：它位于接收机的最前端，这就要求它的噪声系数越⼩越好。
并为了抑⽌后⾯的混频器过载，它的增益⼜不宜过⼤，放⼤器在⼯作频段应该是稳定的。
其次，由它的功能和所接收的信号决定：LNA必须是⼀个线性放⼤器，所接收的信号由于许多强⼲扰信号混⼊，这就要求放⼤器有⼀定的线性范围，⽽且增益最好是可调节的，以避免产⽣强信号堵塞或⼲扰信号的互调引起弱信号的失真。
第三，由于低噪声放⼤器直接和天线或天线滤波器相连，放⼤器的输⼊端必须和它们很好的匹配，以达到功率最⼤传输和最⼩噪声系数。
第四，它是⼀个频带放⼤器，应具有选频功能，必须抑⽌带外和镜像频率的⼲扰。
表1中列举了⼏个典型的LNA指标数据。
由表中可以看出LNA的主要指标是：低的噪声系数（Nf），⾜够的线性范围（IIP3），合适的增益（Gain），输⼊输出匹配（VSWR），输⼊输出间良好的隔离。
⼯艺0.5µm GaAs JFET 0.8µM Si Bipolar电源电压 3.0V 1.9V电源电流 4.0mA 2.0mA 频率 1.9GHz 1.9GHz 噪声系数Nf 2.8dB 2.8dB增益Gain 18.1dB 9.5dB IIP3 -11.1dB -3dB Input VSWR 1.5 1.2Output VSWR 3.1 1.4隔离21dB 21dB表1 低噪声功率放⼤器性能指标⼆）LNA的主要技术指标1．噪声系数任意微波部件的噪声系数Nf定义如下：Nf=(Sin/Nin)/(Sout/Nout)式中Nf为微波部件噪声系数；Sin，Nin分别是微波放⼤器输⼊端的信号功率和噪声功率；Sout，Nout分别为微波放⼤器输出端的信号功率和噪声功率。
从式中可以看出，噪声系数的物理含义是：信号通过放⼤器之后，由于放⼤器产⽣噪声，是信躁⽐变坏，信躁⽐下降的倍数就是噪声系数。
ADS仿真作业用LC元件设计L型的阻抗匹配网络
用LC 元件设计L 型的阻抗匹配网络一 设计要求：用分立LC 设计一个L 型阻抗匹配网络，使阻抗为Z s =25-j*15 Ohm 的信号源与阻抗为Z L =100-j*25 Ohm 的负载匹配，频率为50Mhz 。
（L 节匹配网络） 二 阻抗匹配的原理用两个电抗元件设计L 型的匹配网络，应该是匹配网络设计中最简单的一种， 但仅适用于较小的频率和电路尺寸的范围，即L 型的匹配网络有其局限性 在RF 理论中，微波电路和系统的设计（包括天线，雷达等），不管是无源电路还是有源电路，都必须考虑他们的阻抗匹配（impedance matching ）问题。
阻抗匹配网络是设计微波电路和系统时采用最多的电路元件。
其根本原因是微波电路传输的是电磁波，不匹配会引起严重的反射，致使严重损耗。
所以在设计时，设计一个好的阻抗匹配网络是非常重要的。
阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态。
对于不同特性的电路，匹配条件是不一样的。
在纯电阻电路中，当负载电阻等于激励源内阻时，则输出功率为最大，这种工作状态称为匹配，否则称为失配。
根据最大功率传输定理，要获得信号源端到负载端的最大传输功率，需要满足信号源阻抗与负载阻抗互为共轭的条件，即L L S S iX R iX R +=+。
若电路为纯电阻电路则0==L S X X ，即L S R R =。
而此定理表现在高频电路上，则是表示无反射波，即反射系数为0.值得注意的是，要得到最佳效率的能量传输并不需要负载匹配，此条件只是避免能量从负载端到信号源端形成反射的必要条件。
当RL=Rs 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. 阻抗匹配是无线电技术中常见的一种工作状态，它反映了输人电路与输出电路之间的功率传输关系。
当电路实现阻抗匹配时，将获得最大的功率传输。
阻抗匹配ADS设计
燕山大学课程设计说明书题目：80Mhz分立LC阻抗匹配网络的设计学院（系）：理学院年级专业： 11级电子信息科学与技术学号： ************ 学生姓名：**指导教师：杜会静徐天赋教师职称：副教授副教授燕山大学课程设计说明书燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：理学院基层教学单位：电子信息科学与技术说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份年月日燕山大学课程设计评审意见表80Mhz分立LC阻抗匹配网络的设计摘要：在射频电路设计中，阻抗匹配是很重要的一环。
阻抗匹配的目的就是使负载阻抗与源阻抗共轭匹配，从而获得最大的功率传输，并使馈线上功率损耗最小。
实现以上匹配的通常做法是在源和负载之间插入一个无源网络，这种网络通常被称为匹配网络。
实现匹配网络时，Simth圆图是应用最广泛的匹配电路设计工具之一，它直观的描述了匹配设计的全过程。
在频率不是很高的应用场合，可以使用分立电感电容器件进行不同阻抗之间的匹配。
如果频率不高，分立器件的寄生参数对整体性能的影响可以忽略。
关键词：射频分立LC 阻抗匹配匹配网络AbstractThe impedance matching is important one annulus in rf circuit design.The purpose of impedance matching is to make the load impedance and the conjugate source impedance matching, so as to achieve maximum power transfer, and minimize the power loss on the feeder. Achieve the above the common way of matching is inserted between the source and load a passive network, this network is often referred to as matching network. To achieve the matching network, the Simth chart is applied to one of the most widely used matching circuit design tools, its intuitive description of the whole process of matching design. In is not very high frequency applications, you can use the discrete inductance capacitor between different impedance matching. If the frequency is not high, discrete device parasitic parameters influence on the overall performance can be ignored.Keywords：RF discrete impedance matching network of LC一、引言：分立LC 阻抗匹配的概念是射频电路设计中最为基本的概念之一，贯穿射频电路设计始终。
实验五-匹配电路设计
实验五、匹配电路设计一、设计目标任务一：设计L型阻抗匹配网络，ZS=25-j*15 Ohm信号源与ZL= 100-j*25 Ohm的负载匹配，频率为50MHz。
任务二：设计微带单枝短截线匹配电路，把阻抗ZL= 30-j*50 Ohm的负载匹配到阻抗ZS= 55-j*40 Ohm的信号源，中心频率为1.5GHz。
二、设计步骤任务一：1.建立工程：命名为“Lab1_wrk”。
注意此两处的选项的勾选：2.新建原理图并仿真：选择主菜单【File】→【New】→【Schematic】命令，弹出“New Schematic”对话框，在“Schematic Dsign Templates”下拉框中选择S-Params模板，如下右图示。
弹出新原理图，在元器件面板列表中选择“Smith Chart Matching”栏，单击左边类似圆图的图标，在原理图里添加DA_Smith Chart Match控件，并用导线将它与输入/输出端的元件相连，再依次修改各元件中的参数如图所示：导线选项：其中史密斯原图的参数为：有Fp=50MHz、SourceType=Complex Impedance、SourceEnalbe=True、源阻抗Zg=(25-j*15)Ohm、SourceImpType=Source Impedance、LoadType=Complex Impedance、LoadEnalbe=True、负载阻抗ZL=(100-j*25)Ohm。
其他参数采用默认值。
利用圆图匹配工具进行电路设计：在原理图设计窗口中，执行菜单命令【Tools】→【Smith Chart】，弹出“Smarth Component Sync ”对话框，选择“Update SmartComponent from smith Chart Utility”,如下图所示：在弹出窗口中设置参数如图：单击【Define Source/Load Network Terminations】按钮，弹出“Network Terminations”对话框，先选中最上面的两个复选框，再将源和负载阻抗进行更新，如图：选用分立电路完成匹配，可借助于“Auto2-Element Match”工具，可以提供自动的两元器件匹配。
L型匹配网络的应用研究
上述两个匹配网络都实现了负载阻抗和源端阻抗的匹 配，使得其反射系数最小，下面从频率响应方面分析这两种 网络的差异。通过 ADS 仿真 [9-10] 得到 S21，如图 5 所示。
仿真可得 ：图 4（b）电路没有下边频，在 3.5 GHz 以下 的频率都能很好通过，而图 4（c）电路在 1.5 GHz 以上的频 率都能很好通过。尽管这两个匹配网络都能在射频链路中使 用，但从频率响应中可看出，图 4（b）电路具有更好的高频 抑制特性，这在射频链路中针对非线性器件产生的有害高频 谐波 [11]，例如 LTE B40（TD2300）的 2 次、3 次谐波，能起 到很好的抑制作用。
串联或者并联时在 smith 圆图上的走向，如图 2 所示。工程
设计人员根据设计需求，图 1 的 8 种 L 型网络能快速地在
smith 圆图上观察目标匹配变换的过程，更加直观地对射频
链路进行调整，从而使设计工作简化。
图 1 L 型网络 8 种拓扑结构 收稿日期：2020-10-28 修回日期：2020-11-27
智能处理与应用
Intelligent Processing and Application
DOI：10.16667/j.issn.2095-1302.2021.05.019
L 型匹配网络的应用研究
邹仲福
（上海移远通信技术股份有限公司，广东 佛山 528200）
摘 要 ：针对消费者对设备小型化的需求，电子设备的设计复杂度不断加深，射频阻抗匹配链路的可靠性以及
3 模型分析
对射频链路匹配进行建模，设定负载工作在 f0=2.0 GHz 频率上，负载的阻抗 zL=25+j10 Ω，匹配源端阻抗 zS=50 Ω，
68 物联网技术 2021年 / 第5期
ADS仿真作业用LC元件设计L型的阻抗匹配网络
用LC 元件设计L 型的阻抗匹配网络一 设计要求：用分立LC 设计一个L 型阻抗匹配网络，使阻抗为Z s =25-j*15 Ohm 的信号源与阻抗为Z L =100-j*25 Ohm 的负载匹配，频率为50Mhz 。
（L 节匹配网络）二 阻抗匹配的原理用两个电抗元件设计L 型的匹配网络，应该是匹配网络设计中最简单的一种， 但仅适用于较小的频率和电路尺寸的范围，即L 型的匹配网络有其局限性在RF 理论中，微波电路和系统的设计（包括天线，雷达等），不管是无源电路还是有源电路，都必须考虑他们的阻抗匹配（impedance matching ）问题。
阻抗匹配网络是设计微波电路和系统时采用最多的电路元件。
其根本原因是微波电路传输的是电磁波，不匹配会引起严重的反射，致使严重损耗。
所以在设计时，设计一个好的阻抗匹配网络是非常重要的。
阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态。
对于不同特性的电路，匹配条件是不一样的。
在纯电阻电路中，当负载电阻等于激励源内阻时，则输出功率为最大，这种工作状态称为匹配，否则称为失配。
根据最大功率传输定理，要获得信号源端到负载端的最大传输功率，需要满足信号源阻抗与负载阻抗互为共轭的条件，即。
若电路为纯电阻电路则L L S S iX R iX R +=+，即。
而此定理表现在高频电路上，则是表示无反射波，0==L S X X L S R R =即反射系数为0.值得注意的是，要得到最佳效率的能量传输并不需要负载匹配，此条件只是避免能量从负载端到信号源端形成反射的必要条件。
当RL=Rs 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. 阻抗匹配是无线电技术中常见的一种工作状态，它反映了输人电路与输出电路之间的功率传输关系。
当电路实现阻抗匹配时，将获得最大的功率传输。
ADS仿真作业用LC元件设计L型的阻抗匹配网络
ADS仿真作业用LC元件设计L型的阻抗匹配网络LC元件设计L型的阻抗匹配网络是一种常见的电路设计技术，用于在不同的电路之间实现阻抗匹配。
在大多数电路中，输入和输出的阻抗可能会不匹配，导致信号的反射和损失。
通过使用LC元件设计L型的阻抗匹配网络，可以有效地调节输入和输出端口的阻抗，达到最佳的信号传输效果。
在ADS仿真作业中，设计L型的阻抗匹配网络需要先确定设计要求，包括输入输出端口的特定阻抗和频率范围。
然后根据这些设计要求，选择合适的LC元件参数，进行仿真设计，并通过仿真结果来验证设计的合理性和有效性。
首先，我们需要确定输入和输出端口的阻抗。
一般情况下，输入和输出端口的阻抗都是复数形式，包括阻抗大小和相位角度。
在设计阻抗匹配网络时，需要将输入端口的阻抗与输出端口的阻抗进行匹配，以减少信号的反射损失。
接着，我们需要选择合适的LC元件参数。
在L型阻抗匹配网络中，通常使用电感和电容元件来实现阻抗调节。
根据设计要求和频率范围，选择合适的电感和电容元件参数，以实现最佳的阻抗匹配效果。
在ADS仿真软件中，可以使用电路设计工具来进行L型阻抗匹配网络的设计。
首先，建立一个新的电路设计项目，选择合适的元件库，并添加输入输出端口。
然后，通过连接电感和电容元件，构建L型阻抗匹配网络电路。
根据设计要求，调节电感和电容元件的数值，以实现预期的阻抗匹配效果。
在完成电路设计后，可以进行仿真分析。
通过添加信号源和观察器，可以对电路进行频率响应、阻抗匹配效果等方面的仿真分析。
根据仿真结果，可以优化电路设计，调整元件参数，以获得最佳的阻抗匹配效果。
总之，LC元件设计L型的阻抗匹配网络是一种重要的电路设计技术，在电路设计和优化中起着关键作用。
通过合理选择元件参数，进行仿真设计和优化，可以实现最佳的阻抗匹配效果，提高信号传输质量和性能。
在ADS仿真作业中，设计L型阻抗匹配网络是一项具有挑战性和实用性的任务，可以提升电路设计和仿真技能，为电子电路领域的研究和实践提供有益的经验。
ADS仿真作业用LC元件设计L型的阻抗匹配网络
用LC 元件设计L 型的阻抗匹配网络一 设计要求：用分立LC 设计一个L 型阻抗匹配网络，使阻抗为Z s =25-j*15 Ohm 的信号源与阻抗为Z L =100-j*25 Ohm 的负载匹配，频率为50Mhz 。
（L 节匹配网络）二 阻抗匹配的原理用两个电抗元件设计L 型的匹配网络，应该是匹配网络设计中最简单的一种， 但仅适用于较小的频率和电路尺寸的围，即L 型的匹配网络有其局限性在RF 理论中，微波电路和系统的设计（包括天线，雷达等），不管是无源电路还是有源电路，都必须考虑他们的阻抗匹配（impedance matching ）问题。
阻抗匹配网络是设计微波电路和系统时采用最多的电路元件。
其根本原因是微波电路传输的是电磁波，不匹配会引起严重的反射，致使严重损耗。
所以在设计时，设计一个好的阻抗匹配网络是非常重要的。
阻抗匹配是指负载阻抗与激励源部阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态。
对于不同特性的电路，匹配条件是不一样的。
在纯电阻电路中，当负载电阻等于激励源阻时，则输出功率为最大，这种工作状态称为匹配，否则称为失配。
根据最大功率传输定理，要获得信号源端到负载端的最大传输功率，需要满足信号源阻抗与负载阻抗互为共轭的条件，即L L S S iX R iX R +=+。
若电路为纯电阻电路则0==L S X X ，即L S R R =。
而此定理表现在高频电路上，则是表示无反射波，即反射系数为0.值得注意的是，要得到最佳效率的能量传输并不需要负载匹配，此条件只是避免能量从负载端到信号源端形成反射的必要条件。
当RL=Rs 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. 阻抗匹配是无线电技术中常见的一种工作状态，它反映了输人电路与输出电路之间的功率传输关系。
当电路实现阻抗匹配时，将获得最大的功率传输。
反之，当电路阻抗失配时，不但得不到最大的功率传输，还可能对电路产生损害。
实验一匹配电路仿真与设计
仿真结果
MarkerNew
练习
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.
例2：微带单枝节短截线匹配电路的设计 设计微带单枝节短截线匹配网络，使ZS=(55－j*40) Ohm信号源与ZL=(30+j*50) Ohm的负载匹配，频中心频 率为1.5GHz
实验一 匹配网络的设计与仿真
一、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
二、基本阻抗匹配理论
8. 双击DA_tMatch控件，设置控件相关参数如下：
9. 执行菜单命令【Tools】【Smith Chart】，弹出 “SmartComponent Sync”对话框； 选择“Update SmartComponent from Smith Chart Utility”，单击“OK”
( a )
C p
Cs
1 2 fc X s XL Lp 2 fc
L p
( b )
三、ADS仿真步骤
1. 打开ADS
2. 新建一个工程，并命名为Match_LC，长度单位选mm
3. 选“No help needed”，然后单击“finish”
元件库列表 选择的元件 元件列表
100%出现后，Close该对话框
8. 选中“SSMtch”控件，单击“ 络
”图标，查看自动生成的匹配网
L型匹配网络
L型匹配网络
先串后并的Smith圆图分析
先并后串的Smith圆图分析
可以看出，上面两种结构都有两种匹配方法，也就是下面列举的四种L型matching network。
特点：低成本（只有两个元件）、低Q值（阶数不多，频率选择性自然不好）
L型匹配网络共有四种。
先并后串，适合Zload < Zin；先串后并，适合Zload > Zin
第一种
这种网络适用于： Zload < Zin
选择适当的L和C，使得L和C在电路的工作频段谐振。
谐振时，L的感抗和C的容抗相同。
并联谐振，阻抗最大。
这种网络适用于： Zload > Zin
串联谐振，谐振时阻抗最小。
这种网络适用于： Zload < Zin
并联谐振，谐振时，阻抗最大。
这种网络适用于： Zload > Zin
串联谐振，谐振时，阻抗最小。
(完整版)ADS仿真作业用LC元件设计L型的阻抗匹配网络
用LC元件设计L型的阻抗匹配网络一设计要求：用分立LC设计一个L型阻抗匹配网络，使阻抗为Zs =25-j*15Ohm的信号源与阻抗为ZL=100-j*25 Ohm的负载匹配，频率为50Mhz。
（L节匹配网络）二阻抗匹配的原理用两个电抗元件设计L型的匹配网络，应该是匹配网络设计中最简单的一种，但仅适用于较小的频率和电路尺寸的范围，即L型的匹配网络有其局限性在RF理论中，微波电路和系统的设计（包括天线，雷达等），不管是无源电路还是有源电路，都必须考虑他们的阻抗匹配（impedance matching）问题。
阻抗匹配网络是设计微波电路和系统时采用最多的电路元件。
其根本原因是微波电路传输的是电磁波，不匹配会引起严重的反射，致使严重损耗。
所以在设计时，设计一个好的阻抗匹配网络是非常重要的。
阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态。
对于不同特性的电路，匹配条件是不一样的。
在纯电阻电路中，当负载电阻等于激励源内阻时，则输出功率为最大，这种工作状态称为匹配，否则称为失配。
根据最大功率传输定理，要获得信号源端到负载端的最大传输功率，需要满足信号源阻抗与负载阻抗互为共轭的条件，即RS +iXS=RL+iXL。
若电路为纯电阻电路则XS=XL=0，即RS =RL。
而此定理表现在高频电路上，则是表示无反射波，即反射系数为0.值得注意的是，要得到最佳效率的能量传输并不需要负载匹配，此条件只是避免能量从负载端到信号源端形成反射的必要条件。
当RL=Rs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.阻抗匹配是无线电技术中常见的一种工作状态，它反映了输人电路与输出电路之间的功率传输关系。
当电路实现阻抗匹配时，将获得最大的功率传输。
反之，当电路阻抗失配时，不但得不到最大的功率传输，还可能对电路产生损害。
如何使用ADS中smith原图进行阻抗匹配
用已计算的值替换L和C并仿真。
a、用新名称s_match保存原理图。
b、改变两个隔直电容和阻交流电感的名称分别为C和L后，值分别为改为10pF和240nH.c、仿真后，注意到增益保持相对平坦，泄漏S(1,2)也合理。
但是输入输出阻抗不是在50欧附近。
使用Simth圆图工具建立一个简单的匹配网络a、在当前原理图中，点击命令设计向导>滤波器，选择史密斯圆图控制窗口。
b、在控制窗口顶部附近，点面板图标，增加一个史密斯图到原理图中。
面板图标c、在原理图中，插入史密斯图匹配网络元件到放大器输入端附近。
d、返回史密斯图控制窗口，点Set Frequency/Impedance按钮，设置频率为900MHz。
并关闭归一化。
e、在窗口右下端，选择ZL元件，输入阻抗650+j*184f、注意到此时负载符号改变了位置，从面板中选择shunt inductor,移动光标并停放在50欧的阻抗圆上。
g、负载和源之间有了一个50欧匹配网络。
移动光标至窗口右下角，点原理图上每个元件，我们会看到电感和电容值，大约是L=32nH，C=979fF(1pF) h、查看这个网络的响应如右图：i、点窗口下端按钮：Build ADSCircuit。
关闭弹出的所有消息框。
j、在原理图上可以看到匹配网络k、以将匹配网络的符号直接接入到放大器输入端。
如果要用到优化器，最好在原理图上直接插入L-C元件。
并删除史密斯元件。
h、仿真增加输出匹配元件因为S(2,2)类似于输入端的非匹配阻抗，在输出端放一个类似拓扑结构是合理的。
a、如图b、仿真。
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负载阻抗互为共轭的条件，即 RS iX S RL iX L 。若电路为纯电阻电路则 X S X L 0 ，
即 RS RL 。而此定理表现在高频电路上，则是表示无反射波，即反射系数为 0.
值得注意的是，要得到最佳效率的能量传输并不需要负载匹配，此条件只是避免 能量从负载端到信号源端形成反射的必要条件。当 RL=Rs 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. 阻抗匹配是无线电技 术中常见的一种工作状态，它反映了输人电路与输出电路之间的功率传输关系。 当电路实现阻抗匹配时，将获得最大的功率传输。反之，当电路阻抗失配时，不 但得不到最大的功率传输，还可能对电路产生损害。阻抗匹配常见于各级放大电 路之间、放大器与负载之间、测量仪器与被测电路之间、天线与接收机或发信机 与天线之间，等等。 为了使信号和能量有效地传输，必须使电路工作在阻抗匹配状态，即信号源或功 率源的内阻等于电路的输人阻抗，电路的输出阻抗等于负载的阻抗。在一般的输 人、输出电路中常含有电阻、电容和电感元件，由它们所组成的电路称为电抗电 路，其中只含有电阻的电路称为纯电阻电路。
总之，两种情况都能在中心频率上达到理想的匹配。
9
3
6 设置 Freq=0.05GHz，Z0=50Ohm。单击“DefineSource/load Network terminations”按钮， 将弹出“Network Terminations”对话框，设置源和负载阻抗如下图所示，然后依次单击“Apply” 和“OK”
7 源（小圆标记）和负载（方形标记）在 Smith 圆图上位置如下图所示。
2 在元件面板列表中选择“Smith Chart Matching”， 单击“”图 在原理图中添加“DA_SmithChartMatching”控件。 得到
标，
3 双击 DA_SmithChartMatch 控件，设置控件相关参数如下，关键的设置有 Fp=50MHz， SourceType=Complex Impedance ， SourceEnable=True, 源 阻 抗 Zg= （ 25-j*15 ） Ohm ，
用 LC 元件设计 L 型的阻抗匹配网络
一 设计要求： 用分立 LC 设计一个 L 型阻抗匹配网络，使阻抗为 Zs=25-j*15 Ohm 的信号源
与阻抗为 ZL=100-j*25 Ohm 的负载匹配，频率为50Mhz。（L 节匹配网络）
二 阻抗匹配的原理
用两个电抗元件设计 L 型的匹配网络，应该是匹配网络设计中最简单的一 种， 但仅适用于较小的频率和电路尺寸的范围，即 L 型的匹配网络有其局限性
图标，可以查看匹配电路
11 单击“
”图标，返回后原电路，单击“
”图标，进行仿真，并且要求其显示 S(1,1)
6
和 S(2,1)曲线
重复 8-11 步骤，可以得到另外一种 L 型匹配电路
7
(1)可得到相应的 smith chart
(2)相应的匹配网络电路 (3)S11 和 第一种情况，经过仿真之后，从第一种匹配网络得到的 S(1,1)和 S(2,1)的曲线可以看出，在频率达到 50MHZ 的时候，在加入 L 型匹配 网络之后的电路中，其没有反射，即能被全部传输，达到最大传输功 率，此时简单的 L 型匹配网络达到了很好的匹配效果。但随高于 60MHZ 之后，其效果匹配效果变差。 2：第二种情况，经过加入匹配网络之后，从得到的 S(1,1)和 S(2,1) 的曲线可以看出，在小于 40MHZ 的时候，其效果很差，随着频率的增 加，在 50MHZ 的时候，几乎达到达到理想的匹配，即没有反射波。但 再随着频率的增加，效果稍微变差。但总体效果还是不错的
L 型匹配网络通常不用于高频电路中，以及如果在窄带射频中选用了 L 型匹 配网络，也应该注意他的匹配禁区，在这个禁区中，无法在任意负载阻抗中和源 阻抗之间实现预期的匹配，即应选择恰当的 L 型匹配网络以避开其匹配禁区。
三 设计过程 1 新建 ADS 工程，新建原理图，在元件面板列表中选择“simulation S--param”在原理图中
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8,采用 LC 分立器件匹配过程，点击“auto 2-element match” ，得到下图
9 首先选择第一种情况，即点击 ，得到
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10 单击“Build ADS Circuit”按钮，即可生成相应的电路
选中 DA_SmithChartMatch 控件，单击 此时从图上可得到精确的 c 和 L 的值
1
放两个 Term 和一个 S-Parameters 控件，双击 Term 端口，弹出设置对话框，分别把 Term1 设置成 Z=25-j*15Ohm,Term2 设置成 Z=100-j*25Ohm，双击 S-Parameters 控件，弹出设置对 话框，分别把 Start 设置成 1MHz,Stop 设置成 100MHz，Step-size 设置成 1MHz。
在 RF 理论中，微波电路和系统的设计（包括天线，雷达等），不管是无源 电路还是有源电路，都必须考虑他们的阻抗匹配（impedance matching）问题。 阻抗匹配网络是设计微波电路和系统时采用最多的电路元件。其根本原因是微波 电路传输的是电磁波，不匹配会引起严重的反射，致使严重损耗。所以在设计时， 设计一个好的阻抗匹配网络是非常重要的。阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部 阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态。对于不同特性的电路，匹配 条件是不一样的。在纯电阻电路中，当负载电阻等于激励源内阻时，则输出功率 为最大，这种工作状态称为匹配，否则称为失配。
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SourceImpType=Source Impedance，LoadType=Complex Impedance，LoadEnable=True，负载 阻抗 Zl=（100-j*25）Ohm，其它参数采用默认值。然后依次点击“apply”和“ok”键。
4，连接电路，如图
5 在原理图设计窗口，执行菜单命令 tools->Smith Chart,弹出“Smart Component”对话框。 选择“Update SmartComponent from Smith Chart Utility”，单击“OK”