阻抗匹配RF系统.
射频等离子 阻抗匹配
射频等离子阻抗匹配射频（Radio Frequency，简称RF）等离子阻抗匹配是在无线通信领域中非常重要的技术，它对信号传输的稳定性和质量有着直接影响。
为了更好地理解射频等离子阻抗匹配的原理和意义，我们将从基本概念、工作原理、实际应用和调节方法等多个方面进行探讨。
首先，让我们来了解一下射频等离子阻抗匹配的基本概念。
在RF通信系统中，信号的传输需要确保发送器和接收器之间的阻抗匹配，以便实现最大功率的传输和最低的反射损耗。
当发送器和接收器之间的阻抗不匹配时，信号会发生反射和损耗，导致传输存在衰减和失真的问题。
因此，射频等离子阻抗匹配技术的应用，可以使得信号的传输更加稳定和可靠。
那么，射频等离子阻抗匹配是如何工作的呢？其核心原理是使用适当的网络元件，如传输线、衰减器、滤波器等，来调整发送器和接收器之间的阻抗，使其能够互相匹配。
通过这种调整，能够使信号在传输过程中尽量减少反射和衰减的问题，从而保证信号的传递性能和质量。
射频等离子阻抗匹配技术具有广泛的实际应用。
首先，在无线通信系统中，射频等离子阻抗匹配能够提高信号的传输效果，避免信号丢失和失真，从而提供更加稳定和清晰的通信质量。
其次，在射频电子设备中，射频等离子阻抗匹配可以提高电子器件的工作效率和可靠性，减少能量损失和电磁干扰，从而延长设备的使用寿命。
此外，在天线设计和雷达系统中，射频等离子阻抗匹配也起到至关重要的作用，可以有效地提高信号接收和发射的性能。
最后，我们来了解一下射频等离子阻抗匹配的调节方法。
一般来说，调节射频等离子阻抗匹配可以通过两种方式实现，一种是硬件调整，另一种是软件调整。
硬件调整通常涉及设计和调整相关元件的参数和连接方式，如阻抗转换器、匹配网络、衰减器等。
而软件调整则是通过改变相应的软件配置参数，来实现阻抗匹配的调整和优化。
根据具体的应用场景和需求，选择合适的调节方法，能够更好地发挥射频等离子阻抗匹配的效果。
综上所述，射频等离子阻抗匹配作为一项重要的技术，在无线通信领域中发挥着不可或缺的作用。
RF电路分析——阻抗匹配
RF电路分析——阻抗匹配RF电路中的阻抗匹配是一个非常重要的概念，它在保证信号传输和能量传递的同时，最大化提高系统的效率。
本文将从理论和实际应用两个方面，介绍阻抗匹配的概念和方法。
首先，我们需要了解阻抗的概念。
在RF电路中，阻抗是指电路中的电流和电压之间的比值，通常用复数表示。
阻抗由两个参数组成：阻抗大小（模）和阻抗相位（角度）。
阻抗大小反映了电流和电压的比例关系，而阻抗相位代表了电流和电压之间的时间差。
在RF电路中，如果不同部分的阻抗不匹配，就会导致信号的损失和反射。
这种反射会产生回波，在系统中形成驻波，从而降低了功率传输效率。
因此，阻抗匹配是为了减少信号反射和提高系统效率的重要手段。
一种常见的阻抗匹配方法是使用变压器。
变压器具有恒压传输特性，可以将输入的高阻抗变成输出的低阻抗，或者将低阻抗变成高阻抗。
这种变压器的两个线圈之间通过互感耦合，使得输入和输出之间的能量传输更加高效。
变压器的阻抗匹配适用于宽频段的应用，可以有效提高系统的频响性能。
另一种常见的阻抗匹配方法是使用网络匹配电路。
网络匹配电路由一系列电感、电容和电阻组成，可以通过调整这些元件的阻抗来匹配不同部分之间的阻抗。
其中最常用的网络匹配电路是pi型和T型的匹配电路。
这两种匹配电路可以分别将高阻抗变成低阻抗或者将低阻抗变成高阻抗。
在实际应用中，阻抗匹配有许多重要的应用。
例如，在无线通信系统中，发射天线和接收天线之间的阻抗匹配是非常重要的，以确保尽可能多的信号能够传输到接收端。
此外，在射频功率放大器中，阻抗匹配可以最大化功率的传输和转换效率，确保系统能够以最佳性能工作。
总之，在RF电路中，阻抗匹配是一项重要的技术，它可以最大限度地提高信号传输和能量传递的效率。
使用变压器和网络匹配电路是常见的手段，可以将不同部分之间的阻抗进行匹配。
在实际应用中，阻抗匹配有许多重要的应用，如无线通信和功率放大器。
通过合理地进行阻抗匹配，可以提高系统的性能和效率。
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
RF中的阻抗匹配和50欧姆是怎么来的
文二）射频美：
so 你可以从基本的物理学来证明 欧姆是最好的， 电缆的趋肤效应损耗L (以 zo 分贝做单位）和总的趋肤效应电阻R (单位长度）除以特性阻抗 成正比。 总的
趋肤效应电阻R是屏蔽层和中间导体电阻之和。 屏蔽层的趋肤效应电阻在高频时， 和它的直径d2成反比。 同轴电缆内部导体的趋肤效应电阻在高频时， 和他的直径 d1成反比。 总共的串联电阻R, 因此和(1/d2+1/d1)成正比。 综合这些因素， 给 定d2和相应的隔离材料的介电常数ER, 你可以用以下公式来减少 趋肤效应损 耗。
i
1 (1·迅/dl)
60 d2 ln(生也上
公式3 分离出常数项(/60)*(1/d2),有效的项((1 +d2/d1)/ln(d2/d1))确定最
小点。仔细查看公式三公式的最小值点仅由d2/d1控制，和ER 以及固定值 d2 无
关。以d2/d1为参数，为L做图，显示 d2/d1 =3.5911 时（注：解一个超越方
但
L8
在 任 何I
E R ctw 主 注鳍
0 ＝忘＿06
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你都可以找到
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把公式2带入公式1中，分子分母同时乘以d2,整理得到：
忘 — , L 文
外径电缆（博主注：d2) /除了提高强度外，更主要的原因是，外径越大，内径也
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。
RF电路分析——阻抗匹配
RF電路分析：帮忙分析一下这个电路图中A、B端输入为20mA正弦波电流源，输出阻抗100K欧姆，输出400M信号，请问图中那个50欧姆的电阻做什么用的，为什么是50欧姆呢？那个SMA 接头要连接到外部的50欧姆系统中，请问这个SMA输出的信号源输出阻抗是50欧姆吗？它与外部50欧姆系统是如何实现阻抗匹配的？那个50欧姆电阻是不是用来进行阻抗匹配的啊？（Z9280线圈扎数比1：1），请高手详细说明一下好么，谢谢了！还有一个问题，有一个芯片他的时钟端输入阻抗是1500欧姆，input sensitivity 是-20~5dBm，请问他说的-20~5dBm是对于50欧姆阻抗说得还是对1500欧姆说得啊？真是搞不明白。
再请问那个sma端输出的信号功率是多少，如何计算啊？A VDD为3.3V电源个人观点贴子回复于：2009/3/10 18:51:381.50欧姆电阻应该是做隔离用的吧,原因估计是和信号输入端进行匹配.2.SMA接头的输出阻抗和输入阻抗都是50欧姆的吧.3.SMA的输出功率是信号输入的一半吧.R9/R10阻抗匹配贴子回复于：2009/3/10 23:09:53R9/R10起阻抗匹配作用；SMA端口输出阻抗是50ohm，可以直接和50ohm阻抗系统相接，比如50ohm输入阻抗放大器或者频谱仪； SMA输出功率为+1dBm@50ohm；每个电流源输出功率为+1dBm；每个50ohm电阻各消耗-2dBm 功率。
说具体点好吗，求您了贴子回复于：2009/3/11 9:38:226楼说得很好啊，万分感谢。
但是我还是不懂为什么，R9R10是怎么匹配的啊，是什么匹配方式啊？还有那个1dBm和2dBm都是如何计算出来的啊？小弟比较菜，恳求您再次给解释一下啊！那个R7R8左端连接的是A VDD，如果改成连接到GND上行不行啊？SMA输出阻抗是100 欧姆贴子回复于：2009/3/11 16:48:30变压器阻抗之比是匝数比的平方。
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如图：传输线越长越长，超过1/2波长，如果没有匹配的话，反射波越 明显effects of standing waves are significant 如果传输线越短，少于1/16波长的话，可以忽略反射。 但是对于不同频率的射频器，频率越高，要求的传输线越短。而事实 上我们传输线都是超过1/2波长的，所以我们必须匹配器。再者我们的 负载阻抗也不一定是50Ω.
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Question： 反射功率Vref过大的的原因？对工艺影响有多大？ Vpp降低的原因？对工艺影响有多大？
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50 Ω
LC共轭
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我们PECVD&DRY ETCHRF系统应用 我们RF系统中提到的Pfwd和Pref就是正向功率和反射功率。 所以我们要做到匹配就是要使得Pfwd为最大，Pref=0 RF系统组成:
RF generator
Match box
Chamber
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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纯电阻电路匹配 在中学物理电学中曾讲述这样一个问题：把一个电阻为R 的用电器，接在一个 电动势为E、内阻为r 的电池组上（见图1），在什么条件下电源输出的功率最 大呢？当外电阻等于内电阻时，电源对外电路输出的功率最大，这就是纯电阻 电路的功率匹配。
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。
基于Matlab的RF系统阻抗匹配设计
基于Matlab的RF系统阻抗匹配设计
陈伟;刘和光
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2006(022)011
【摘要】该文首先介绍了在射频(RF)电路设计中史密斯圆图的发展和其重要作用,接着介绍了史密斯圆图的基本构成原理.重点介绍了Matlab对RF系统阻抗变换过程中的圆图仿真,并通过实例,得到了阻抗变换的圆图.为了使负载吸收全部入射波功率,电路系统之间必须实现无反射匹配,通过具体设计实例,对系统间匹配电路进行了圆图设计.并得出结论,Matlab可以有效的应用在RF系统设计中,其对微波电路的圆图仿真实现,可以为广大RF电路设计者提供很大的帮助.
【总页数】3页(P166-167,129)
【作者】陈伟;刘和光
【作者单位】100080,北京中科院研究生院空间中心;100080,北京中科院研究生院空间中心
【正文语种】中文
【中图分类】TN402
【相关文献】
1.基于遗传算法的微带天线阻抗匹配设计 [J], 周子成;卢晓鹏;姚雨帆
2.基于Matlab的RF系统阻抗匹配设计 [J], 陈伟;刘和光
3.基于数学软件新算法的Γ型阻抗匹配设计 [J], 罗本进
4.基于CST仿真软件的阻抗匹配设计教学实验 [J], 廖臻;廖志斌;刘宇平
5.基于负载阻抗激励的换能器串联调谐匹配设计 [J], 杨亚丽;刘寒冰
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射频电路中的阻抗共轭匹配
射频电路中的阻抗共轭匹配
在射频（RF）电路中，阻抗匹配是一个关键的概念，它涉及到输入和输出阻抗与传输线特性阻抗之间的匹配。
阻抗匹配可以确保信号在传输过程中不会发生反射，从而提高信号的传输效率和减少功率损耗。
阻抗共轭匹配是阻抗匹配的一种形式，其中源的阻抗和负载的阻抗是彼此的共轭。
在共轭匹配的情况下，源和负载的电压与电流具有相同的幅度和相位。
要实现阻抗共轭匹配，需要调整源或负载的阻抗，以使其与传输线的特性阻抗相匹配。
这通常通过使用阻抗变换器来实现，阻抗变换器可以用于减小或增大阻抗，从而实现源和负载之间的完美匹配。
阻抗共轭匹配在RF电路中非常重要，因为它可以确保最大
功率传输。
当源和负载之间的阻抗不匹配时，信号会发生反射，导致功率损耗和信号失真。
通过实现阻抗共轭匹配，可以最大限度地减少反射，提高信号质量和传输效率。
在设计和优化RF电路时，阻抗匹配和共轭匹配是需要考虑
的重要因素。
通过使用适当的阻抗变换器和调整电路元件的参数，可以确保源和负载之间的阻抗实现共轭匹配，从而提高RF电路
的性能。
基于Matlab的RF系统阻抗匹配设计
技术创新中文核心期刊《微计算机信息》（嵌入式与ＳＯＣ）２００６年第２２卷第４－２期ＲＦＩＤ射频识别基于Ｍａｔｌａｂ的ＲＦ系统阻抗匹配设计ＩｍｐｅｄａｎｃｅＭａｔｃｈｉｎｇＩｎＲＦＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄＯｎＭａｔｌａｂ（北京中国科学院研究生院空间中心）陈伟刘和光Ｃｈｅｎ，ＷｅｉＬｉｕ，Ｈｅｇｕａｎｇ摘要：该文首先介绍了在射频（ＲＦ）电路设计中史密斯圆图的发展和其重要作用，接着介绍了史密斯圆图的基本构成原理。
重点介绍了Ｍａｔｌａｂ对ＲＦ系统阻抗变换过程中的圆图仿真，并通过实例，得到了阻抗变换的圆图。
为了使负载吸收全部入射波功率，电路系统之间必须实现无反射匹配，通过具体设计实例，对系统间匹配电路进行了圆图设计。
并得出结论，Ｍａｔｌａｂ可以有效的应用在ＲＦ系统设计中，其对微波电路的圆图仿真实现，可以为广大ＲＦ电路设计者提供很大的帮助。
关键词：射频系统；Ｍａｔｌａｂ；阻抗匹配；圆图仿真中图分类号：ＴＮ４０２文献标识码：ＡＡｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｆｉｒｓｔｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｓｍｉｔｈｃｈａｒｔａｎｄｉｔｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｔｈｅＲＦｃｉｒｃｕｉｔｄｅｓｉｇｎ，ａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｉｔｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｎｉｔｅｘｐｏｕｎｄｓｔｈｅｓｍｉｔｈｃｈａｒｔ＇ｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｉｍｐｅｄａｎｃｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｗｈｉｔＭａｔｌａｂ，ｇｅｔｓｔｈｅｒｅｓｕｌｔｏｆｉｍｐｅｄａｎｃｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｈｏｕｇｈａｎｅｘａｍｐｌｅ．Ｔｏａｃｈｉｅｖｅｆｕｌｌｐｏｗｅｒｔｒａｎｓｆｅｒ，ｔｈｅｎｏｎｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇｍａｔｃｈｉｎｇｎｅｔｗｏｒｋｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｉｎｔｈｅｃｉｒｃｕｉｔ，ｕｓｅｓａｎｅｘａｍｐｌｅｉｎｔｈｅｉｍｐｅｄａｎｃｅｍａｔｃｈｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．ＭｏｒｅｏｖｅｒｍａｋｅｓａｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｔｈａｔＭａｔｌａｂｉｓａｎｅｆｆｅｃ－ｔｉｖｅｔｏｏｌｉｎＲＦｃｉｒｃｕｉｔｄｅｓｉｇｎ，ａｎｄｉｔｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｓｍｕｃｈｈｅｌｐｆｏｒｔｈｅＲＦｃｉｒｃｕｉｔｄｅｓｉｇｎｅｒｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄ：ＲＦｓｙｓｔｅｍ；Ｍａｔｌａｂ；ｉｍｐｅｄａｎｃｅｍａｔｃｈｉｎｇ；Ｓｍｉｔｈｃｈａｒｔ＇ｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ文章编号：１００８－０５７０（２００６）０４－２－０１６６－０２１引言在微波射频电路的设计过程中，常常会碰到电路的匹配问题，离不开阻抗和反射系数等参量的计算，因此会碰到大量繁琐的复数运算，所以常常采用史密斯图来进行分析。
阻抗匹配
阻抗匹配基础-----------YorandeRF 系统中使用50欧姆匹配，为什么？50欧姆的选定是在可传输功率达到最大时的特征阻抗（30）和衰减最小时的特征阻抗之间的折中（77）。
在功率不大的有线电视系统中，特征阻抗就选用了70欧姆。
无源阻抗匹配在射频微波段，由于信号波长与传输线长度相当（尤其是在PCB 板级），此 时信号更多的是以功率波的形式存在，而非电压或电流。
因此，人们通常计算功 率增益而非电压或电流增益。
计算功率增益时则通常使用匹配网络，以达到从源 到负载的最大功率传输。
如果匹配网络设计的不恰当，负载无法吸收信号功率， 信号的传输就会出现问题，甚至引起电路振荡。
在射频IC 设计中，由于金属线长 通常比信号波长大很多，匹配网络使用不多，一般用于LNA 输入极、PA 和PA 缓冲级，以及需要测试的端口。
此时，不合适的匹配网络将使电路的性能大幅度 恶化。
匹配包括几种基本类别，这里分别介绍它们的计算方法。
Ⅰ、L 匹配总结计算公式： 1-==SP P S R R Q Q S S S R X Q = PP P X R Q =图B.1 L 匹配网络Qs:串联电路Q 值Qp:并联电路Q 值Rp:并联电阻Xp:并联电抗Rs:串联电阻Xs:串联电抗当负载与源阻抗为复数时，有两种基本方法：1、 当虚部值较小时，吸收其成为阻抗匹配的一部分。
2、 若虚部值大于匹配所需，可先将其谐振（使用一同频点等值反号的阻抗）。
而后即可将阻抗作为纯电阻处理。
Ⅱ、Pi 网匹配图B.2 Pi 网匹配网络图B.3 Pi 网的双L 网等效1-=RR Q H H R ：S R 与L R 中较大者 R ：虚R注意：1S X 与2S X 前负号表示其元件类型与与之相对的1P X 和2P X 相反。
即若1P X 为电容，则1S X 必为电感，反之亦然。
同样，若2P X 为电感，2S X 必为电容，反之亦然。
Ⅲ、T 网匹配图B.4 T 网匹配网络图B.5 T 网的双L 网等效 1-=small R RQR ：虚R Rsmall : S R 与L R 中较小者1S X 、1P X 、2S X 和2P X 计算同L 网。
阻抗匹配原理
应用笔记742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。
rf阻抗匹配网络芯片制备
RF阻抗匹配网络是一种电路，它用于匹配输入/输出端口阻抗以提高射频(RF)系统的性能。
RF阻抗匹配网络芯片制备通常包括以下步骤：
设计和仿真：使用计算机辅助设计(CAD)工具进行电路设计和仿真，确定电路参数和构型。
工艺流程：选择适当的工艺流程来制备芯片，如硅基工艺，纳米线工艺等。
制备基板：使用半导体材料制备基板，并将其进行清洗和平整处理。
薄膜制备：使用工艺流程，如CVD,PVD等技术在基板上制备薄膜。
掩膜和蚀刻：使用光刻技术在基板上进行掩膜和蚀刻，形成电路构型。
热处理：对芯片进行热处理，以提高其物理性能。
测试和验证：使用各种测试和验证工具来测试芯片的性能，如频率响应，阻抗匹配等。
封装和测试：将芯片封装在适当的封装体中，并进行进一步的测试和验证。
生产：在经过测试和验证后，将芯片进行批量生产。
这些步骤中的具体细节可能因芯片的不同类型和尺寸而有所不同。
在制备过程中，需要使用高纯度的材料和先进的工艺，并严格控制工艺参数，以确保芯片具有较高的性能和可靠性。
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电容旋转电机的结构示意图：
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负载单元： 对于PECVD，ETCH等离子设备我们使用的负载都是真空chamber. 我们使用的上下电极都是隔开的，上电极或者下电极我们在表面有做 recoat处理，有绝缘作用，正常来说他不会漏电或者发生电容响应。 但是实际过程中，plasma是一种高速电子，以及电子的窜动， 都会或多或少影响负载的大小及相位。所以我们chamber的环境也很 重要。
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Байду номын сангаас 17
Match box的基本结构：
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反射系数检查器： 连接在RF入射口与控制电机之间，他一直在反复监控入射电压和反射电压， 通过计算驻波比的值来调制电机旋转转数及正反方向，最终使得驻波比SWR=1， 才算达到匹配。 一般有2个匹配，一个匹配负载大小(magnitude detector)，一个匹配相位（phase detector )。 负载电阻匹配（load）： 当监控V/I=50Ω时，匹配OK. 当监控V/I<or>50Ω时，控制电机正转或者反转。 负载相位匹配（tune）： 监控分流组件的电压电流，当监控电压快于电流值是，说明相位误差>0， 如果监控到电流快于电压值说明相位误差<0 .当电流电压同相时，值相 位差=0 通过这种相位变换来控制电机正转或者反转。
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Question： 反射功率Vref过大的的原因？对工艺影响有多大？ Vpp降低的原因？对工艺影响有多大？
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Impedance Match阻抗匹配 什么叫阻抗匹配impedance matching ？
负载阻抗等于信源内阻抗，即它们的模与 辐角分别相等，这时在负载阻抗上可以得 到无失真的电压传输
什么叫阻抗匹配 impedance matching ？ 包括纯电阻阻抗匹配、电 抗匹配
负载阻抗等于信源内阻抗的共轭值，即它 们的模相等而辐角之和为零。。如果信源 内阻抗和负载阻抗均为纯阻性，则两种匹 配条件是等同的。
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。
其中：Γ是反射系数
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驻波比与反射系数 Standing Wave Ratio (SWR)驻波比:
SWR = Z MAX = VMAX Z MIN VMIN
驻波比与反射系数的关系：
当驻波比SWR绝对值=1时反射系数为0，说明我们达到匹配。
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阻抗电路的串—并联等效转换
由电阻元件和电抗元件组成的阻抗电路的串联形式与并联形式可以互相转
换， 而保持其等效阻抗。
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PECVD,ETCH所使用的matching box匹配等效电路：
并联转串联 等效为断路
50 Ω
LC共轭
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我们PECVD&DRY ETCHRF系统应用 我们RF系统中提到的Pfwd和Pref就是正向功率和反射功率。 所以我们要做到匹配就是要使得Pfwd为最大，Pref=0 RF系统组成:
RF generator
Match box
Chamber
阻抗匹配也就是纯电阻电路匹配和电抗电路匹配的总和
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阻抗匹配的关键是前级的输出阻抗与后级的输人阻抗相等 输人阻抗是指电路对着信号源讲的阻抗，输出阻抗的值表示其承担负载 的阻抗
要点
• 纯电阻要相同。 • 阻抗要共轭，即幅角相反，模相相等。(一般在我们 PECVD系统matching box主要是用来调整幅角和模相的)
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如图：传输线越长越长，超过1/2波长，如果没有匹配的话，反射波越 明显effects of standing waves are significant 如果传输线越短，少于1/16波长的话，可以忽略反射。 但是对于不同频率的射频器，频率越高，要求的传输线越短。而事实 上我们传输线都是超过1/2波长的，所以我们必须匹配器。再者我们的 负载阻抗也不一定是50Ω.
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中央处理单元&电机控制器： 把反射系数检查器发出的信号处理并把处理结果反馈给电机控制器， 控制电机正反转。 匹配网络： 有多种方式，有可变电感接触式，有旋转叶片式等等
旋转叶片式： 2个电容，中间一块绝缘片，通过 电机控制中间的绝缘片来改变电容件 的相对面积来改变电容的。
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匹配等效电路： 首先我们得先了解LC谐振回路 LC谐振回路是高频电路里最常用的无源网络， 包括并联回路和串联回路两种 结构类型。 利用LC谐振回路的幅频特性和相频特性，不仅可以进行选频，即从输入 信号中选择出有用频率分量而抑制掉无用频率分量或噪声 (例如在选频放大器 和正弦波振荡器中) 也可以用来与射频频率匹配。
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什么是驻波效应？ 频率和振幅均相同、振动方向一致、传播方向相反的两列波叠加后形 成的波。波在介质中传播时其波形不断向前推进，故称行波；上述两 列波叠加后波形并不向前推进，故称驻波比。
当红色的入射波和蓝色的反射波振幅相同，方向相反的叠加就是驻波，如下 图所示。
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影响阻抗匹配(有反射波的原因)的有以下几点： 高压传导绝缘体被击穿或打破。 由于热传导反射波增大 噪音影响问题 射频发生器受损。 射频干扰 RF入射功率P(正向波)最大的条件： ZL=Z0 RF反射功率P(正向波)出现的条件： ZL>Z0或者ZL<Z0
U
S r
R
当R=r时 ,P最大,即功率输出 最大。
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电抗电路匹配 电抗电路要比纯电阻电路复杂，电路中除了电阻外还有电容和电感。 在交流电路中，电阻、电容和电感对交流电的阻碍作用叫阻抗，用字母 Z 表示。其中，电容和电感对交流电的阻碍作用，分别称为容抗及和感 抗。因而电抗电路要做到匹配比纯电阻电路要复杂一些，除了输人和输 出电路中的电阻成分要求相等外，还要求电抗成分大小相等符号相反 （驻波效应） 满足上述条件即称为阻抗匹配。负载即能得到最大的功率．
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纯电阻电路匹配 在中学物理电学中曾讲述这样一个问题：把一个电阻为R 的用电器，接在一个 电动势为E、内阻为r 的电池组上（见图1），在什么条件下电源输出的功率最 大呢？当外电阻等于内电阻时，电源对外电路输出的功率最大，这就是纯电阻 电路的功率匹配。
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Load：使用电容来匹配， 作用：匹配电阻
tune：使用电容来匹配， 匹配，作用：匹配相位
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RF在机台上的应用与监控 Cmatch=匹配电容 Ctune=匹配电容 Vpp=正向电压 Vdc=直流偏压
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RF系统组成:
chamber
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RF发生器：
一般我们的RF系统的内阻都设定在50欧姆左右。所以匹配时主要是把 同轴线和负载匹也配成50欧姆的。 为什么选用50Ω呢，这是国际规定的，也是最有成效的。 50欧姆的同轴线兼顾了耐压、功率容量和衰减的要求 75欧姆的同轴线衰减最小 60欧姆的同轴线耐压最大 30欧姆的同轴线功率容量最大
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Impedance Match of RF System 阻抗匹配RF系统(matching box)
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• RF系统中为什么要用匹配器？
如果source没有内阻，所有的功率都消耗在负载上这样输出功率始终 是最大。
但是实际过程汇总任何系统他都是有内阻的，所以为了使得负载的功 率最大，所以要使用匹配器使得负载阻抗和功率阻抗要一致。