微带线匹配设计

第3节微带线匹配设计
在前面介绍了设计集总参数元件的匹配网络的方法，但是这种匹配网络只适合于频率较低的场合，或者是尺寸远小于工作波长的情况。

随着工作频率的提高和工作波长的缩小，分立元件的寄生参数效应将变得更加明显，设计时相应地就要考虑寄生效应，这将使得问题变得相当复杂。

分立元件的这些问题限制了它在射频微波电路中的应用。

通常在几个GHz频段中，射频工程师常采用分立元件和分布元件混合使用的方法。

相比较于前面的分立元件匹配网络，这种网络避免使用电感，而是用传输线替换了电感。

原因是电感比电容具有更高的电阻性损耗，而且电感绕制起来麻烦，很难做到精确。

这种网络是由几段串联的传输线以及间隔配置的并联电容构成。

在这种匹配网络中的分布元件显示出独特的电特性，明显地不同于低频集总参数元件。

它适合作为手机等移动通信设备功率放大器的匹配网络。

其结构如下图所示。

传输线（TL）和电容元件的混合匹配网络
设计实例1：设计一个匹配网络将ZL=(30+j20)ohm的负载阻抗变换到Zin=(60+j80)ohm 的输入阻抗。

要求必须采用两段串联传输线和一个并联电容。

已知两段传输线的特性阻抗均为50ohm,匹配的工作频率为2 GHz。

首先，建立一个工程matching1_prj，
弹出窗口如下图
点选框内的S_Params，然后点OK。

然后会光标处出现虚框将虚框放在空白窗体内。

出现S参数模板如图示：
然后手工将Zin和ZL值键入Term1和Term2的Z参数，如下图示:
放置一个smithchart元件，目前这个元件是空的。

然后点击tools，在下拉菜单中找到Smith Chart Utility点击，启动Smith Chart工具视窗。

如下图示：
在弹出的对话框中选择Update Smith Chart utility from SmartCoponent，然后点击OK就可以用ADS自带的Smith圆图工具来设计匹配。

先设置匹配的工作频率为2 GHz，默认设置为1 GHz。

然后在Smith Chart工具右下角的Network Schematic中分别选中ZS和ZL，将设计要求中的Zin和ZL值输进去。

分别按下回车键，可以看到Smith圆图中的源和负载点将自动移动到相应的位置。

如图所示：
接下来先在Network Schematic中选中负载ZL，然后在左上方的Palette中选择串联微带线，将鼠标移动到圆图区域。

中将开始频率和结束频率分别设为1.0e9和3.0e9。

如下图示：
接下来通过手动调整圆图上三个节点的位置，将曲线末端节点位置调整到尽可能与源点重合。

在此过程中可以借助菜单栏中的Zoom in选中局部放大进行微调。

如下图所示：
然后单击Build ADS Circuit，将设计的匹配网络Update到电路原理图中。

如下图示：
接着按下工具栏中的Push Into Hierarchy，……,可以通过
然后在matching1.dsn。