阻抗匹配与史密斯圆图共39页
第节 Smith 圆图及应用阻抗匹配
(1) /4阻抗变换器匹配方法
此处接/4阻抗 变换器
Z 01 Z 0 Rl
Zin Z0
Z0
第一个电压波节点 所处的位置
/4
Z0
Z01
电容性负载
l1
4
l
4
l1
Z0
Z01
Z0
Zi n=Z0
Rx=Z0/
Z0
第一个电压波腹点 所处的位置
/4
Z0
Z01
电感性负载
Zl Rl jX l
l1
4
在圆图上做直线找到P1点相对中心点对称的P2点， P2点即是归一化负载导纳（查图得其归一化导纳即为0.4-j0.2）对应位置； P2点对应的向电源方向的电长度为0.463 ；
将P2点沿等l圆顺时针旋转与匹配电导圆交于A点B 点
A点的导纳为1+j1，对应的电长度为0.159，
B点的导纳为1-j1，对应的电长度为0.338。
纯电导线
g=1 匹配圆
开路点
匹配点
短路点
纯电纳圆
下半圆电感性
b=-1电纳圆弧
《微波技术与天线》
[例1-8]设负载阻抗为Zl=100+j50接入特性阻抗为Z0=50的传输线上。要用支节 调配法实现负载与传输线匹配，试用Smith圆图求支节的长度及离负载的距离。
解：
A
B
0.463 负载阻抗归一化2+j，并在圆图上找到与相对应的点P1；
（1）支节离负载的距离为
d1=(0.5-0.463) +0.159 =0.196 d2=(0.5-0.463) +0.338 =0.375
0.159 0.125
A B
（2）短路支节的长度：
阻抗匹配与史密斯圆图
p jq
p jq R jX 1
R jX 1
p R2 1 X 2 (R 1)2 X 2
2x q (R 1)2 X 2
p-
R 2 R 1
q2
1 2 R 1
表示一组圆，其圆心位于：
p R R 1
q0
4.1 背景
一个众所周知的定理指出：对于直流电路，如果负载电阻等于电源内 阻，负载将从源获得最大功率。
R = 1W
+
VS -
RL
(a)电路
证明：当 RL RS 时输出功率最大。
V1
V1 =
RL RS RL
VS
P1
为方便起见，设 VS = 1V，RS = 1Ω
V1
=
1
RL RL
0.1
P1
QS QP
RP 1 3.32 RS
X S QS RS 166 W
XP
RP QP
181 W
1
C
12.78 pF
XS
L X P 384 nH
4.4 三元件匹配网络
两元件L形网络的潜在不足：源和负载的阻抗一旦确定了，网络的Q值 也就确定了。换句话说，使用L形网络，设计者不能选择电路的Q值， 而只能接受计算所得的值。
4.1 背景
举个实例来说明阻抗匹配的重要性：“iphone4信号门事件”
天线的工作原理是传输线理论，而传输线理论中有一个很重要的概念 就是阻抗匹配。线的阻抗和终端阻抗不匹配的时候，会产生很大的信号反射， 导致工作效率的大幅度下降。在手机天线工作的高频段，人体并不是一个 绝缘体，而是一个包含了极大电容的导体。如果让这样一个导体接触到天线 ，会导致天线传输特性的严重偏离，改变其自有阻抗。由于机器内部的电路 是不可能根据这个作出改变的，所以就会产生阻抗失配，导致性能下降。
如何利用史密斯圆图匹配阻抗
如何利用史密斯圆图匹配阻抗（教程）先上张主角 SMITCH圆图！！
先来点基础的东西。
史密斯圆图红色的代表阻抗圆，蓝色的代表导纳圆！！
先以红色线为例！
圆中间水平线是纯阻抗线，如果有点落在该直线上，表示的是纯电阻！！
例如一个100欧的电阻，就在中间那条线上用红色标2.0的地方；15欧的电阻就落在中间红色标0.3的点上！
水平线上方是感抗线，下方是容抗线；落在线上方的点，用电路表示，就是一个电阻串联一个电感，落在线下方的点，是一个电阻串联
一个电容。
图上的圆表示等阻抗线，落在圆上的点阻抗都相等，向上的弧线表示等感抗线，向下的弧线表示等容抗线！！
看图好点
接着讲蓝色线。
因为导纳是阻抗的倒数，所以，很多概念都很相似。
中间的是电导线，图上的圆表示等电导圆，向上的是等电纳线，向下的是等电抗线！
转入正题：
用该图进行阻抗匹配计算的基本原则是：
是感要补容，是容要加感，是高阻要想办法往低走，是低阻要想办法抬高。
无论在任何位置，均要向50欧（中点）靠拢。
进行匹配时候，在等阻抗圆以及等电导圆上进行换算。
下图表示的是变化趋势！
以图上B点为例，如何进行阻抗匹配！！
B点所在位置为40+50j，
先顺着等电导圆，运动到B1点，再顺着等阻抗圆，运行到终点（50欧）。
按照上贴的运动规律，电路先并电容，再串电感。
由此完成阻抗匹配。
匹配方法讲完了，具体数值可通过RFSIM99计算！！。
用史密斯圆图做RF阻抗匹配课件
解决方案
通过使用史密斯圆图，可以方便 地找到最佳的阻抗匹配点，并设
计出相应的匹配网络。
案例分析
在具体案例中，需要考虑系统的 实际情况，如信号频率、传输线 长度和类型、元件参数等，通过 调整匹配网络的参数，实现最佳
的阻抗匹配效果。
01
实践操作与案例分 析
实际操作：使用史密斯圆图进行RF阻抗匹配
01
02
03
04
05
史密斯圆图简介
1. 确定源阻抗和 负载…
2. 绘制史密斯圆 3. 寻找匹配点 图
4. 设计匹配网络
史密斯圆图是一种用于表 示阻抗、导纳和反射系数 的图示方法，通过在图上 旋转和缩放，可以方便地 找到最佳的阻抗匹配点。
问题1
01 信号反射大，传输效率低。
解决方案
02 调整传输线的特征阻抗或信号
源的输性差，容易受到干扰
。
解决方案
04 通过阻抗匹配，减小信号反射
和能量损失，提高系统的稳定 性和可靠性。
问题3
05 无法找到最佳的阻抗匹配点。
解决方案
06 使用史密斯圆图进行阻抗匹配
用史密斯圆图做RF 阻抗匹配课件
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
目录CONTENTS
• 史密斯圆图简介 • RF阻抗匹配概述 • 使用史密斯圆图进行RF阻抗匹配 • 史密斯圆图的高级应用与技巧 • 实践操作与案例分析
01
史密斯圆图简介
史密斯圆图的历史与发展
史密斯圆图由工程师Reginald Aubrey Smith于1937年发明，
用于解决阻抗匹配问题。
随着无线通信技术的发展，史密 斯圆图在RF领域的应用越来越
最全的阻抗匹配与史密斯（Smith）圆图基本原理
最全的阻抗匹配与史密斯（Smith）圆图基本原理摘要：本文利用史密斯圆图作为RF阻抗匹配的设计指南。
文中给出了反射系数、阻抗和导纳的作图范例，并给出了MAX2472工作在900MHz时匹配网络的作图范例。
事实证明，史密斯圆图仍然是确定传输线阻抗的基本工具。
在处理RF系统的实际应用问题时，总会遇到一些非常困难的工作，对各部分级联电路的不同阻抗进行匹配就是其中之一。
一般情况下，需要进行匹配的电路包括天线与低噪声放大器(LNA)之间的匹配、功率放大器输出(RFOUT)与天线之间的匹配、LNA/VCO输出与混频器输入之间的匹配。
匹配的目的是为了保证信号或能量有效地从“信号源”传送到“负载”。
在高频端，寄生元件(比如连线上的电感、板层之间的电容和导体的电阻)对匹配网络具有明显的、不可预知的影响。
频率在数十兆赫兹以上时，理论计算和仿真已经远远不能满足要求，为了得到适当的最终结果，还必须考虑在实验室中进行的RF测试、并进行适当调谐。
需要用计算值确定电路的结构类型和相应的目标元件值。
有很多种阻抗匹配的方法，包括•计算机仿真：由于这类软件是为不同功能设计的而不只是用于阻抗匹配，所以使用起来比较复杂。
设计者必须熟悉用正确的格式输入众多的数据。
设计人员还需要具有从大量的输出结果中找到有用数据的技能。
另外，除非计算机是专门为这个用途制造的，否则电路仿真软件不可能预装在计算机上。
•手工计算：这是一种极其繁琐的方法，因为需要用到较长(“几公里”)的计算公式、并且被处理的数据多为复数。
•经验：只有在RF领域工作过多年的人才能使用这种方法。
总之，它只适合于资深的专家。
•史密斯圆图：本文要重点讨论的内容。
本文的主要目的是复习史密斯圆图的结构和背景知识，并且总结它在实际中的应用方法。
讨论的主题包括参数的实际范例，比如找出匹配网络元件的数值。
当然，史密斯圆图不仅能够为我们找出最大功率传输的匹配网络，还能帮助设计者优化噪声系数，确定品质因数的影响以及进行稳定性分析。
阻抗匹配与史密斯(Smith)圆图 基本原理
阻抗匹配与史密斯（Smith）圆图：基本原理本文利用史密斯圆图作为 RF 阻抗匹配的设计指南。
文中给出了反射系 数、阻抗和导纳的作图范例，并用作图法设计了一个频率为 60MHz 的匹 配网络。
实践证明：史密斯圆图仍然是计算传输线阻抗的基本工具。
在处理 RF 系统的实际应用问题时，总会遇到一些非常困难的工作，对各部分级 联电路的不同阻抗进行匹配就是其中之一。
一般情况下，需要进行匹配的电路包 括天线与低噪声放大器（LNA）之间的匹配、功率放大器输出（RFOUT）与天线之 间的匹配、LNA/VCO 输出与混频器输入之间的匹配。
匹配的目的是为了保证信号 或能量有效地从“信号源”传送到“负载”。
在高频端，寄生元件（比如连线上的电感、板层之间的电容和导体的电阻）对匹 配网络具有明显的、不可预知的影响。
频率在数十兆赫兹以上时，理论计算和仿 真已经远远不能满足要求， 为了得到适当的最终结果，还必须考虑在实验室中进 行的 RF 测试、并进行适当调整。
需要用计算值确定电路的结构类型和相应的目 标元件值。
有很多种阻抗匹配的方法，包括:•• • •计算机仿真: 由于这类软件是为不同功能设计的而不只是用于阻抗匹配，所以使用 起来比较复杂。
设计者必须熟悉用正确的格式输入众多的数据。
设计人员还需要具 有从大量的输出结果中找到有用数据的技能。
另外，除非计算机是专门为这个用途 制造的，否则电路仿真软件不可能预装在计算机上。
手工计算: 这是一种极其繁琐的方法，因为需要用到较长（“几公里”）的计算公式、 并且被处理的数据多为复数。
经验: 只有在 RF 领域工作过多年的人才能使用这种方法。
总之， 它只适合于资深的 专家。
史密斯圆图: 本文要重点讨论的内容。
本文的主要目的是复习史密斯圆图的结构和背景知识， 并且总结它在实际中的应 用方法。
讨论的主题包括参数的实际范例， 比如找出匹配网络元件的数值。
当然， 史密斯圆图不仅能够为我们找出最大功率传输的匹配网络， 还能帮助设计者优化 噪声系数，确定品质因数的影响以及进行稳定性分析。
阻抗匹配与史密斯(Smith)圆图：基本原理
阻抗匹配与史密斯（Smith）圆图：基本原理本文利用史密斯圆图作为 RF 阻抗匹配的设计指南。
文中给出了反射系 数、阻抗和导纳的作图范例，并用作图法设计了一个频率为 60MHz 的匹 配网络。
实践证明：史密斯圆图仍然是计算传输线阻抗的基本工具。
在处理 RF 系统的实际应用问题时，总会遇到一些非常困难的工作，对各部分级 联电路的不同阻抗进行匹配就是其中之一。
一般情况下，需要进行匹配的电路包 括天线与低噪声放大器（LNA）之间的匹配、功率放大器输出（RFOUT）与天线之 间的匹配、LNA/VCO 输出与混频器输入之间的匹配。
匹配的目的是为了保证信号 或能量有效地从“信号源”传送到“负载”。
在高频端，寄生元件（比如连线上的电感、板层之间的电容和导体的电阻）对匹 配网络具有明显的、不可预知的影响。
频率在数十兆赫兹以上时，理论计算和仿 真已经远远不能满足要求， 为了得到适当的最终结果，还必须考虑在实验室中进 行的 RF 测试、并进行适当调整。
需要用计算值确定电路的结构类型和相应的目 标元件值。
有很多种阻抗匹配的方法，包括: 计算机仿真: 由于这类软件是为不同功能设计的而不只是用于阻抗匹配，所以使用 起来比较复杂。
设计者必须熟悉用正确的格式输入众多的数据。
设计人员还需要具 有从大量的输出结果中找到有用数据的技能。
另外，除非计算机是专门为这个用途 制造的，否则电路仿真软件不可能预装在计算机上。
手工计算: 这是一种极其繁琐的方法，因为需要用到较长（“几公里”）的计算公式、 并且被处理的数据多为复数。
经验: 只有在 RF 领域工作过多年的人才能使用这种方法。
总之， 它只适合于资深的 专家。
史密斯圆图: 本文要重点讨论的内容。
本文的主要目的是复习史密斯圆图的结构和背景知识， 并且总结它在实际中的应 用方法。
讨论的主题包括参数的实际范例， 比如找出匹配网络元件的数值。
当然， 史密斯圆图不仅能够为我们找出最大功率传输的匹配网络， 还能帮助设计者优化 噪声系数，确定品质因数的影响以及进行稳定性分析。
smith圆图阻抗匹配
阻抗匹配调试
1.阻抗匹配要求（@1GHz）
Z t=77.1+j*4.2(Target Res)
Z L=44.52-j*22.03(Load Res)
图1 匹配网络
2.匹配工具
选用ADS里面的Smith Chart Utility阻抗匹配调试工具。
3
1
2
图2 阻抗匹配调试
步骤如下：
✓先将频点设置为1GHz,特性阻抗为Z0=50Ω。
Load设置为Z L=44.52-j*22.03，Source设置为Z S=77.1+j*4.2;
✓从Z L作为匹配的起点，分别串电容，并电感。
✓根据匹配的要求，需要匹配的网路为：
图3 匹配网络元件值
3.电路仿真验证
采用ADS仿真，仿真验证原理图如下：
图4 匹配后的阻抗仿真
将图4的元件值及Z L代入仿真网络，ADS量测S11参数，频率范围从30MHz~3GHz。
图5 仿真图
图6图5 匹配阻抗调试后的仿真图
通过仿真可以看出，匹配调试后的阻抗为77.761+j3.887，比较接近我们预期的值，有些许差异与我们仿真选取的频点差异以及采用元件模拟Z L 的精度有关。
freq (30.00MHz to 3.000GHz)
S (1,1)。
Smith圆图在天线阻抗匹配上的应用
Smith圆图在天线阻抗匹配上的应用天线性能的好坏直接决定了所发射信号的强弱，在调试天线时，阻抗匹配、电压驻波比对天线的性能影响很大，在调试阻抗以及驻波比时，利用Smith圆图能够简单方便的提供帮助。
通过Smith圆图，我们能够迅速的得出在传输线上任意一点阻抗、电压反射系数、驻波比等数据。
图1-1Smith圆图如图1-1所示，Smith圆图中包括电阻圆(图中红色的，从右半边开始发散的圆)和电导圆(图中绿色的，从左半圆发散开的圆)，和电阻电导圆垂直相交的半圆则称为电抗圆，其中，中轴线以上的电抗圆为正电抗圆(表现为感性)，中轴线以下的为负电抗圆(表现为容性)。
一、利用Smith圆图进行阻抗匹配1、使用并联短截线的阻抗匹配我们可以通过改变短路的短截线的长度与它在传输线上的位置来进行传输网络的匹配，当达到匹配时，连接点的输入阻抗应正好等于线路的特征阻抗。
图2-1并联短截线的阻抗匹配假设传输线特征阻抗的导纳为Yin，无损耗传输线离负载d处的输入导纳Yd=Yin+jB（归一化导纳即为1+jb），输入导纳为Ystub=-jB的短截线接在M点，以使负载和传输线匹配。
在Smith圆图上的操作步骤：1.做出负载的阻抗点A，反向延长求出其导纳点B；2.将点B沿顺时针方向（朝着源端）转动，与r=1的圆交于点C和D；3.点D所在的电抗圆和圆周交点为F；4.分别读出各点对应的长度，B（aλ），C（bλ），F（kλ）；5.可以得出：负载至短截线连接点的最小距离d=bλ-aλ,短截线的长度S=kλ-0.25λ。
图2-2Smith圆图联短截线的阻抗匹配2、使用L-C电路的阻抗匹配在RF电路设计中，还经常用L-C电路来达到阻抗匹配的目的，通常的可以有如下8种匹配模型可供选择：图2-3L-C阻抗匹配电路这些模型可根据不同的情况合理选择，如果在低通情况下可选择串联电感的形式，而在高通时则要选择串联电容的形式。
使用电容电感器件进行阻抗匹配，在Smith圆图上的可以遵循下面四个规则：-沿着恒电阻圆顺时针走表示增加串联电感；-沿着恒电阻圆逆时针走表示增加串联电容；-沿着恒电导圆顺时针走表示增加并联电容；-沿着恒电导圆逆时针走表示增加并联电感。
用史密斯圆图做RF阻抗匹配课件
RF阻抗匹配概述
阻抗匹配可以减少信号在传输过程中的反射和能量损失，从而提高信号的传输效率。
提高传输效率
保证信号质量
延长设备寿命
阻抗匹配可以减少信号失真和噪声，从而提高信号的质量。
阻抗匹配可以减少设备的热损耗和磨损，从而延长设备的寿命。
03
02
01
改变传输线的长度和形状
通过改变传输线的长度和形状，可以调整传输线的特性阻抗，从而实现阻抗匹配。
优势
对于复杂的多端口网络，使用史密斯圆图进行阻抗匹配可能较为繁琐。
局限性
04
案例分析
阻抗匹配原理：史密斯圆图是用于阻抗匹配的有力工具，特别是对于50欧姆的负载。通过调整传输线的特性阻抗，可以使其与50欧姆负载匹配，从而最小化信号反射。
操作步骤
1. 在史密斯圆图上找到50欧姆的点。
2. 确定源阻抗。
2. 确定源阻抗。
3. 使用传输线逐步调整，使源阻抗与目标负载匹配。
结果：通过史密斯圆图，可以快速找到非50欧姆负载的最佳阻抗匹配位置。
阻抗匹配原理：在多频段RF应用中，可能需要同时考虑多个频段的阻抗匹配。史密斯圆图可以用来分析不同频段下的阻抗匹配情况。
操作步骤
1. 在史密斯圆图上分别标出各频段的阻抗点。
3. 使用传输线进行逐步调整，使源阻抗与50欧姆负载匹配。
结果：通过史密斯圆图，可以直观地观察到阻抗匹配的过程，并找到最佳的匹配位置。
阻抗匹配原理：对于非50欧姆的负载，同样可以使用史密斯圆图进行阻抗匹配。关键在于找到合适的传输线特性阻抗，以最小化信号反射。
操作步骤
1. 在史密斯圆图上找到目标负载的阻抗点。
随着技术的不断进步，RF系统的复杂性和性能要求也在不断提高。因此，未来的研究将更加关注如何提高史密斯圆图的精度和适应性，以应对更广泛的阻抗匹配需求。
用史密斯圆图做RF阻抗匹配
ZO ) / ZO ZO ) / ZO
z 1 1/ YL z 1 1/ YL
1/ YO 1/ YO
YO YO
ห้องสมุดไป่ตู้
YL YL
1 1
y y
y 1 L y 1
1. 可知：将反射系数取负号之后，这个点按阻抗圆图 读出来的阻抗实际上是其导拉；
2. 所以旋转180度后：阻抗原图就变成了导拉原图；
3. 导纳圆图中：读数方式还是不变，只是读出来的数 值表示的是导拉不是阻抗。
z 1 z 1
建立圆图-公式整理
z r jx 1 L 1 r ji 1 L 1 r ji
r
r
r
2
1
i2
( r
1 )2 1
复平面(r, i)上的圆：以 (r/（r+1）, 0) 为圆心，半径为 1/（1+r） ， 圆周上的点表示具有相同实部r的阻抗。
(r
1)2
i
1 x
2
1 x2
求解等效阻抗
1. 串联电抗(x)对电感元件而言为正数，对电容元件而言为负数。 2. 并联电纳(b)对电容元件而言为正数，对电感元件而言为负数。 3. 圆心出发-A-A’-B-B’-C-C’-D-D’-Z
阻抗匹配原理图
1. 目标：在60MHz工作频率下匹配源阻抗(ZS)和负载阻抗(ZL) ； 2. 网络结构已经确定为低通，L型； 3. 也可以把问题看作是如何使负载转变成数值等于Z * S的阻抗 。
复平面(r, i)上的圆：圆心为(1,1/x)，半径1/x ， 圆周上的点表示具有相同虚部x的阻抗。
绘制smith阻抗圆图
• 将两簇圆周放在一起：一簇圆周的所有圆 会与另一簇圆周的所有圆相交。
阻抗匹配与史密斯圆图
阻抗匹配与史密斯(Smith)圆图：基本原理摘要：本文利用史密斯圆图作为RF阻抗匹配的设计指南。
文中给出了反射系数、阻抗和导纳的作图范例，并给出了MAX2474工作在900MHz时匹配网络的作图范例。
事实证明，史密斯圆图仍然是确定传输线阻抗的基本工作。
在处理RF系统的实际应用问题时，总会遇到一些非常困难的工作，对各部分级联电路的不同阻抗进行匹配就是其中之一。
一般情况下，需要进行匹配的电路包括天线与低噪声放大器(LNA)之间的匹配、功率放大器输出(RFOUT)与天线之间的匹配、LNA/VCO输出与混频器输入之间的匹配。
匹配的目的是为了保证信号或能量有效地从“信号源”传送到“负载”。
在高频端，寄生元件(比如连线上的电感、板层之间的电容和导体的电阻)对匹配网络具有明显的、不可预知的影响。
频率在数十兆赫兹以上时，理论计算和仿真已经远远不能满足要求，为了得到适当的最终结果，还必须考虑在实验室中进行的RF测试、并进行适当调谐。
需要用计算值确定电路的结构类型和相应的目标元件值。
有很多种阻抗匹配的方法，包括∙计算机仿真：由于这类软件是为不同功能设计的而不只是用于阻抗匹配，所以使用起来比较复杂。
设计者必须熟悉用正确的格式输入众多的数据。
设计人员还需要具有从大量的输出结果中找到有用数据的技能。
另外，除非计算机是专门为这个用途制造的，否则电路仿真软件不可能预装在计算机上。
∙手工计算：这是一种极其繁琐的方法，因为需要用到较长(“几公里”)的计算公式、并且被处理的数据多为复数。
∙经验：只有在RF领域工作过多年的人才能使用这种方法。
总之，它只适合于资深的专家。
∙史密斯圆图：本文要重点讨论的内容。
本文的主要目的是复习史密斯圆图的结构和背景知识，并且总结它在实际中的应用方法。
讨论的主题包括参数的实际范例，比如找出匹配网络元件的数值。
当然，史密斯圆图不仅能够为我们找出最大功率传输的匹配网络，还能帮助设计者优化噪声系数，确定品质因数的影响以及进行稳定性分析。
阻抗匹配与史密斯原图
阻抗匹配与史密斯原图（基本原理）阻抗匹配与史密斯(Smith)圆图: 基本原理本文利用史密斯圆图作为RF阻抗匹配的设计指南。
文中给出了反射系数、阻抗和导纳的作图范例，并用作图法设计了一个频率为60MHz 的匹配网络。
实践证明：史密斯圆图仍然是计算传输线阻抗的基本工具。
在处理RF系统的实际应用问题时，总会遇到一些非常困难的工作，对各部分级联电路的不同阻抗进行匹配就是其中之一。
一般情况下，需要进行匹配的电路包括天线与低噪声放大器(LNA)之间的匹配、功率放大器输出(RFOUT)与天线之间的匹配、LNA/VCO输出与混频器输入之间的匹配。
匹配的目的是为了保证信号或能量有效地从“信号源”传送到“负载”。
在高频端，寄生元件(比如连线上的电感、板层之间的电容和导体的电阻)对匹配网络具有明显的、不可预知的影响。
频率在数十兆赫兹以上时，理论计算和仿真已经远远不能满足要求，为了得到适当的最终结果，还必须考虑在实验室中进行的RF测试、并进行适当调谐。
需要用计算值确定电路的结构类型和相应的目标元件值。
有很多种阻抗匹配的方法，包括:•计算机仿真: 由于这类软件是为不同功能设计的而不只是用于阻抗匹配，所以使用起来比较复杂。
设计者必须熟悉用正确的格式输入众多的数据。
设计人员还需要具有从大量的输出结果中找到有用数据的技能。
另外，除非计算机是专门为这个用途制造的，否则电路仿真软件不可能预装在计算机上。
•手工计算: 这是一种极其繁琐的方法，因为需要用到较长(“几公里”)的计算公式、并且被处理的数据多为复数。
•经验: 只有在RF领域工作过多年的人才能使用这种方法。
总之，它只适合于资深的专家。
•史密斯圆图: 本文要重点讨论的内容。
本文的主要目的是复习史密斯圆图的结构和背景知识，并且总结它在实际中的应用方法。
讨论的主题包括参数的实际范例，比如找出匹配网络元件的数值。
当然，史密斯圆图不仅能够为我们找出最大功率传输的匹配网络，还能帮助设计者优化噪声系数，确定品质因数的影响以及进行稳定性分析。
史密斯圆图及阻抗匹配专题
要使负载得到的功率最大, 首先要求
Xin=-Xg
此时负载得到的功率为
2
Eg Rin
dP P=（Rg Rin )2
可见当 =0时P取最大值, 此时应满足
dRin
Rg=Rin
综合上面两式得
Zin=Z*g
因此, 对于不匹配电源, 当负载阻抗折合到电源参考面
上的输入阻抗为电源内阻抗的共轭值时, 即当Zin=Z*g时, 负 载能得到最大功率值。通常将这种匹配称为共轭匹配。
由图 1- 31可知, 负载得到的功率为
P=
1 2
(zg
E
g
E
g
zin )( zg
zin ) Rin
1 2
( Rg
2
Eg Rin Rin )2 ( xg
xin )2
l
Zg
~ Eg
Z0
Zl
Zg＝Rg＋Xj g
~ Eg
(a)
Zin＝Z*g ＝Rg－Xj g
(b)
图1-31 无耗传输线信源的共扼匹配
解:(1)计算归一化负载阻抗值：
1-25 1-5
1-8
1.1.6 长线的阻抗匹配
1.阻抗匹配概念
阻抗不匹配的危害：
在微波传输系统中，如果传输线与负载不匹配．传输线 上有驻波存在，这一方面会使传输线功率容量降低．另 一方面会增加传输线的衰减；如果信号源与传输线不匹 配，不仅会影响信号源的频率和输出的稳定性，而且信 号源不能给出最大功率。
arctg
(RL2
X
2 L
)
2
Z0X L
Smith圆图和阻抗匹配网络PDF格式讲义
中较大的那个Q值。
• π型匹配网络的有载Q值
电路 Q 值
Q=
Lω 0 Ri
=
L1ω 0 Ri
+
L2ω 0 Ri
= Q1 + Q2
网络有载 Q 值
Qe
=
Lω 0 2Ri
=
L1ω 0 2Ri
+
L2ω 0 2Ri
=
1 2
Q 1
+
1 2
Q 2
= Qe1 + Qe2
20
• 当RS/Ri>>1, RL/Ri >>1时
L = X L = X L1 + X L2 = 0.675mH
解 已知RL>RS
Ls
L1
RS
计算Q值：Q =
RL RS
−1
=
58 −1 =1.96 12
VS
计算L网络并联支路电抗：X P
=
RL Q
= 58 = 29.6Ω 1.96
计算L网络串联支路电抗：XS = QRS =1.96×12 = 23.5Ω
则
电容
CP
=
1 2πfXP
=
2π
1 ×1.5×109 × 29.6
3dB带宽为 BW ≈ f0 / Qe
ω0 与 Q 的关系为 ω0 =
1 LC
1
−
1 Q2
=
1 LC
1
−
1 4Qe2
17
– L匹配网络举例
• 已知信号源内阻RS=12Ω，并串有寄生电感LS=1.2nH。负载电阻 RL=58Ω，并带有并联的寄生电容CL=1.8pF，工作频率为
f=1.5GHz。设计L匹配网络，使信号源和负载达到共轭匹配。
阻抗匹配与史密斯圆图：基本原理
阻抗匹配与史密斯(Smith)圆图: 基本原理本文利用史密斯圆图作为RF阻抗匹配的设计指南。
文中给出了反射系数、阻抗和导纳的作图范例，并用作图法设计了一个频率为60MHz的匹配网络。
实践证明：史密斯圆图仍然是计算传输线阻抗的基本工具。
在处理RF系统的实际应用问题时，总会遇到一些非常困难的工作，对各部分级联电路的不同阻抗进行匹配就是其中之一。
一般情况下，需要进行匹配的电路包括天线与低噪声放大器(LNA)之间的匹配、功率放大器输出(RFOUT)与天线之间的匹配、LNA/VCO输出与混频器输入之间的匹配。
匹配的目的是为了保证信号或能量有效地从“信号源”传送到“负载”。
在高频端，寄生元件(比如连线上的电感、板层之间的电容和导体的电阻)对匹配网络具有明显的、不可预知的影响。
频率在数十兆赫兹以上时，理论计算和仿真已经远远不能满足要求，为了得到适当的最终结果，还必须考虑在实验室中进行的RF测试、并进行适当调谐。
需要用计算值确定电路的结构类型和相应的目标元件值。
有很多种阻抗匹配的方法，包括:•计算机仿真: 由于这类软件是为不同功能设计的而不只是用于阻抗匹配，所以使用起来比较复杂。
设计者必须熟悉用正确的格式输入众多的数据。
设计人员还需要具有从大量的输出结果中找到有用数据的技能。
另外，除非计算机是专门为这个用途制造的，否则电路仿真软件不可能预装在计算机上。
•手工计算: 这是一种极其繁琐的方法，因为需要用到较长(“几公里”)的计算公式、并且被处理的数据多为复数。
•经验: 只有在RF领域工作过多年的人才能使用这种方法。
总之，它只适合于资深的专家。
•史密斯圆图: 本文要重点讨论的内容。
本文的主要目的是复习史密斯圆图的结构和背景知识，并且总结它在实际中的应用方法。
讨论的主题包括参数的实际范例，比如找出匹配网络元件的数值。
当然，史密斯圆图不仅能够为我们找出最大功率传输的匹配网络，还能帮助设计者优化噪声系数，确定品质因数的影响以及进行稳定性分析。
阻抗匹配与史密斯(Smith)圆图的基本原理
阻抗匹配与史密斯(Smith)圆图的基本原理摘要：本文利用史密斯圆图作为RF阻抗匹配的设计指南。
文中给出了反射系数、阻抗和导纳的作图范例，并用作图法设计了一个频率为60MHz的匹配网络。
实践证明：史密斯圆图仍然是计算传输线阻抗的基本工具。
在处理RF系统的实际应用问题时，总会遇到一些非常困难的工作，对各部分级联电路的不同阻抗进行匹配就是其中之一。
一般情况下，需要进行匹配的电路包括天线与低噪声放大器(LNA)之间的匹配、功率放大器输出(RFOUT)与天线之间的匹配、LNA/VCO输出与混频器输入之间的匹配。
匹配的目的是为了保证信号或能量有效地从“信号源”传送到“负载”。
在高频端，寄生元件(比如连线上的电感、板层之间的电容和导体的电阻)对匹配网络具有明显的、不可预知的影响。
频率在数十兆赫兹以上时，理论计算和仿真已经远远不能满足要求，为了得到适当的最终结果，还必须考虑在实验室中进行的RF测试、并进行适当调谐。
需要用计算值确定电路的结构类型和相应的目标元件值。
有很多种阻抗匹配的方法，包括:●计算机仿真:由于这类软件是为不同功能设计的而不只是用于阻抗匹配，所以使用起来比较复杂。
设计者必须熟悉用正确的格式输入众多的数据。
设计人员还需要具有从大量的输出结果中找到有用数据的技能。
另外，除非计算机是专门为这个用途制造的，否则电路仿真软件不可能预装在计算机上。
●手工计算:这是一种极其繁琐的方法，因为需要用到较长(“几公里”)的计算公式、并且被处理的数据多为复数。
●经验:只有在RF领域工作过多年的人才能使用这种方法。
总之，它只适合于资深的专家。
●史密斯圆图:本文要重点讨论的内容。
本文的主要目的是复习史密斯圆图的结构和背景知识，并且总结它在实际中的应用方法。
讨论的主题包括参数的实际范例，比如找出匹配网络元件的数值。
当然，史密斯圆图不仅能够为我们找出最大功率传输的匹配网络，还能帮助设计者优化噪声系数，确定品质因数的影响以及进行稳定性分析。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
阻抗匹配与史密斯圆图 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
谢谢！