射频电路设计--第4章 匹配和偏置电路---文本资料

ZL
C
C
L ZL
L Zin C ZL
Zin
L
ZL
Zin
C
ZL
Zin
L
Smith圆图匹配的方法
• 目的
– 从负载点出发向匹配点移动；
• 规则
– 沿着Z-Y Smith圆图中的等电阻圆或等电导圆移动； – 每一次移动都对应一个电抗器件；
• 串联 v.s. 并联
– 沿着等电阻圆移动对应一个串联电路 – 沿着等电导圆移动对应一个并联电路；
200 10.0
500.0
0.2 0.08 0.2 0.04 0.02 0.01 0.004 0.04
Z0
200 100
500.0
0.004 0.08 50.0 25.0 10.0 0.01 0.02
L形匹配电路在Smith图上的匹配禁区
50.0 C 25.0 Zin C ZL 100
200 10.0
r=1
r=0.5
结果：获得4种不同路径的匹配网络
• 在1GHz的频率下，设计一个两元件L形匹 配电路把负载ZL=10+j10的负载匹配到特 征阻抗为Z0=50的传输线。
L=1.6nH Zin=50 Zin=50 C=5.3pF
C=6.4pF
ZL=10+j10
L=4.0nH
ZL=10+j10
• 方向
– 向上移动对应于电感器件 – 向下移动对应于电容器件 – 在短路点和开路点附近的区域是例外
串并联电感电容后复负载阻抗的变化 Series Elements
Shunt capacitor
Series capacitor
Shunt Elements
Series inductor
Shunt inductor
(a)
(b)
50.0
25.0
100
200 10.0
ZL Z0
0.08 0.2 0.04 0.02 0.01 0.004 0.04 100 200
500.0
0.2
500.0
0.004 0.08 50.0 25.0 10.0 0.01 0.02
匹配禁区和频率响应
L Z0
GL
C
ZL
Z0
匹配网络
ZL
Zin=Z0
ZMS=ZL*
确定匹配禁区的过程
50.0
50.0
25.0 100
25.0
100
200
200 10.0
10.0
500.0
500.0
0.2
短路
0.2
0.2 0.08 0.04 0.02 0.01 0.004 0.04
Z0
200
Z0
0.08 200 100
500.0
500.0
0.2
并联电容
100 0.004 50.0 25.0 10.0
0.01 0.02
取共轭后得到可匹配ZL的范围
该匹配电路的匹配禁区
L形匹配电路在Smith图上的匹配禁区
50.0 L C ZL 25.0 100
200 10.0
500.0
0.2 0.08 0.2 0.04 0.02 0.01 0.004 0.04
Z0
200 100
500.0
0.004 0.08 50.0 25.0 10.0 0.01 0.02
Z0
200 100
500.0
0.004 0.08 50.0 25.0 10.0 0.01 0.02
L形匹配电路在Smith图上的匹配禁区
50.0 L Zin L ZL 25.0 100
L形匹配电路在Smith图上的匹配禁区
50.0 L 25.0 100 Zin C ZL
பைடு நூலகம்
200 10.0
500.0
0.2 0.08 0.2 0.04 0.02 0.01 0.004 0.04
Z0
200 100
500.0
0.004 0.08 50.0 25.0 10.0 0.01
L形匹配电路在Smith图上的匹配禁区
50.0 C Zin L 25.0 100
ZL
200 10.0
500.0
0.2 0.08 0.2 0.04 0.02 0.01 0.004 0.04
Z0
200 100
500.0
0.004 0.08 50.0 25.0 10.0 0.01 0.02
L形匹配电路在Smith图上的匹配禁区
50.0 C 25.0 100 Zin L ZL
0.08
0.04 0.02 0.01 0.004 0.04
0.004 50.0 25.0 10.0 0.01 0.02
0.08
0.01 0.02
并电容后阻抗的变化范围
再串电感后阻抗ZMS的范围
确定匹配禁区的过程
50.0
50.0
25.0
100
25.0
100
200 10.0
10.0
200
500.0
500.0
步骤四： 找出步骤二、 三所画圆的交点,交点的个数就 是可能的匹配电路拓扑个数。 步骤五： 分别把源阻抗、 负载阻抗沿相应的等反射系 数圆移到步骤四的同一交点。两次移动的电 抗（纳）或电纳（抗）变化就是所求电感或 电容的电抗或电纳。 步骤六：
例题 8.3 设计L形匹配网络——Smith图解法
g=0.1 g=0.8
Z-Smith Chart
Y-Smith Chart
例8.2
zT 2 j1
zM z* A 1 j 0.2
zTC 1 j1.22
图解法设计步骤
步骤一： 计算源阻抗和负载阻抗的归一化值。 步骤二： 在圆图上找出源阻抗点,画出过该点的等电阻
步骤三： 在圆图上找出负载阻抗的共轭点,画出过该点
0.2 0.08 0.2 0.04 0.02 0.01 0.004 0.04
Z0
200 100
0.2
Z0
0.08 200 100
500.0
0.2
500.0
0.04
0.004 0.08 50.0 25.0 10.0
0.004 0.08 0.02 0.01 0.004 0.04 50.0 25.0 10.0 0.01 0.02
第4章 匹配和偏置电路
• 匹配电路的概念 • 目的：
获得最大功率传输 获得最小系统噪声 获得最佳频率响应 获得最大功率容量等多种标准
• 应用：
低噪声放大电路 宽频带放大电路 功率放大电路等射频电路中
集总参数L形匹配电路
分立元件的8种电路结构
C Zin L Zin C C ZL Zin L L ZL Zin L C ZL
500.0
0.2 0.08 0.2 0.04 0.02 0.01 0.004 0.04
Z0
200 100
500.0
0.004 0.08 50.0 25.0 10.0 0.01 0.02
L形匹配电路在Smith图上的匹配禁区
50.0 C 25.0 Zin C ZL 100
200 10.0
500.0
0.2 0.08 0.2 0.04 0.02 0.01 0.004 0.04