射频电路专题实验 实验一 匹配电路仿真与设计

（22）单击“
”图标，在结果窗口单击，就会出现如下对话框。
（23）选中S11，单击Add，出现如下对话框，选中dB，单击“OK”。
（24）选中S21，单击Add，出现对话框，选中dB，单击“OK”。最后显示如下， 再单击“OK”
（24）显示的出S11和S21曲线如下。
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*100Ohm的负载匹 配，频率为2400MHz.
（4）选“No help needed”， 然后单击“finish”
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原理图编辑区
（5）在元件面板列表中选择“Simulating-S Param”
（6）单击“
”和“
”，在原理图中放两个Term和一个S-Parameters控件
（7）双击Term端口，弹出设置对话框，分别把Term1设置成Z=25-j*5Ohm,Term2设 置成Z=100-j*25Ohm.
（15）设置Freq=0.05GHz，Z0=50Ohm。单击“DefineSource/load Network terminations”按钮。
（16）弹出“Newtwork 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”。
（16）源（小圆标记）和负载（方形标记）在Smith圆图上如下图所示。
-20 -25 -30 -35 -40 -45 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0
freq, GHz
练习：
• 设计微带单枝短截线线匹配电路，使MAX2660的输出阻抗Zs=（126j*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
（6）双击元器件“MSUB”，设置微带线基本参数。
（7）双击元器件“DA_SSMatch1_MLIN_SMatching”，设置中心频率为1.5GHz， 输入阻抗为55+j*40Ohm（与源阻抗Zs=55-j*40Ohm共轭匹配），负载阻抗 Zload=30+j*50Ohm。
（8）设置Term1阻抗为与源阻抗Z=55-j*40Ohm共轭匹配，Term2阻抗为 Z=30+j*50Ohm，S参数扫频范围为1-2GHz，步长为0.001GHz，连接Term和 DA_SSMatch1_MLIN_SMatching 。
（9）在原理图设计窗口，执行命令DesignGuide->Passive Circuit，弹出Passive Circuit对话框，双击Microstrip Control Window…,打开Passive Circuit DesignGuide 对话框 。
（10）在SmartComponent下拉表中选择“DA_SSMatch1”，在Design Assistant中 单击Design按钮，等待“Design Progress”为100%后，关闭“Passive circuit DesignGuide”窗口返回原理图设计窗口 。
m2 freq=1.500GHz dB(S(1,2))=-0.028
Reverse Transmission, dB m2 0 -1 -2
dB(S(1,2))
-3 -4 -5 -6 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 freq, GHz
Forward Transmission, dB m3 0 -1 -2
S(1,1)
m1
freq (1.000GHz to 2.000GHz)
Output Reflection Coefficient
m4 freq=1.500GHz S(2,2)=0.080 / -48.723 impedance = Z0 * (1.102 - j0.133)
S(2,2)
m4
freq (1.000GHz to 2.000GHz)
（3）在原理图元件库列表中选择“Passive Circuit DG-Matching” 。
（4）在原理图中加入元件“MSUB”（微带基片）和元器件“SSMtch”(微带单枝短 截线） 。
（5）在原理图设计窗口执行命令Insert->Template，打开“Insert Template”对话框， 选择“S_Params”,在原理图中插入S参数仿真模拟。
dB(S(2,1))
m3 freq=1.500GHz dB(S(2,1))=-0.028
-3 -4 -5 -6 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 freq, GHz
0 -5 -10 -15
dB(S(1,2)) dB(S(2,2)) dB(S(2,1)) dB(S(1,1))
（11）选中SSMtch控件，单击“ 如下图所示
”图标，可以查看自动生成的匹配网络的子电路
（11）单击Simulation按钮，进行S参数的仿真，仿真完后自动弹出数据显示窗口
（12）数据分析
Input Reflection Coefficient
m1 freq= 1.500GHz S(1,1)=0.080 / -156.800 impedance = Z0 * (0.862 - j0.054)
例2：微带单枝短截线线匹配电路的 设计
设计目标：设计微带单枝短截线匹配网络， 使Zs=（55-j*40）Ohm信号源与ZL= （30+j*50）Ohm的负载匹配，频率为 1.5GHz
（1）建立工程文件。File->New Project，弹出New project对话框，在路径的末尾输 入工程名MLIN_Smatching，然后单击OK。
（8）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.
（9）在元件面板列表中选择“Smith Chart Matching”
（10）单击“
”，在原理图中添加“DA_SmithChartMatching”控件
例1：分立器件LC匹配网络设 计
设计目标：设计L型阻抗匹配网络，使 Zs=（25-j*15）Ohm信号源与ZL=（100j*25）Ohm的负载匹配，频率为50MHz
Ls
Cs
Cp
Lp
(a)
(b)
（1） 打开ADS
（2）新建工程文件
（3）设置Name和Length unit，然 后单击“OK”
（11）双击DA_SmithChartMatch控件，设置控件相关参数如下：
（12）单击工具栏“
”和“
”，放置Term地和连接元件。
（13）在原理图设计窗口，执行菜单命令tools->Smith Chart,弹出 “SmartComponent”对话框。
（14）选择“Update SmartComponent from Smith Chart Utility”，单击“OK”。
实验一 匹配网络的设计与仿真
Baidu Nhomakorabea
一、 基本阻抗匹配理论
1 Rs
＋
Po 0.75 RL Po /Pi 0.5 0.25 0 1 k
Us
－
(a)
(b)
U P0 I RL RL ( Rs RL )
2
2 s
U s2 RL kRs , Pi Rs
k P0 P 2 i (1 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。
（17）采用LC分立器件匹配过程如下图所示。
（18）单击“Build ADS Circuit”按钮，即可生成相应的电路。
（19）选中DA_SmithChartMatch控件，单击“
”图标，可以查看匹配电路
（20）单击“
”图标，可以返回
（21）单击“
”图标，进行仿真，仿真完毕显示如下对话框。
广义阻抗匹配：
Zs
＋
Po N ZL
Us
－
Zs
ZL
• 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ZL=Z*s,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。