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射频级间匹配电路的设计方法
1 L, r$ w( u/ i# b- E3 ~齐本胜, 刘欣鑫,6 a+ s* D# g* f0 r( r
高 远5 h4 h+ o8 P# y* p& ?! f8 s
( 河海大学 计算机及信息工程学院, 江苏 常州 213022 )
' A( o4 b. O* E; z摘要: 为使射频级间匹配电路的设计有章可循, 应用
* x- }' i$ @! @. D6 DSmith 圆图分析电感、电容和电阻对匹配反射系数的影响 . 提/ z! \- j) _5 Q9 D0 f6 G9 r
出了一种基于 Smith 圆图的射频级间匹配电路计方法 . 通过单频点级间匹配电路的设计实例, 给出了匹配电路的设 R5 o4 L( `" M3 j+ [4 H. s1 D
计步骤、电路拓扑结构和元件类型的选择方法 .
1 f6 Y/ A: M+ v: _: O关键词: 射频电路;9 h. {* F) o9 p; k+ M
匹配; 反射系数; Smith 圆图! w) Z' b8 I! n2 ? @+ G
中图分类号: TN710$ Q) D4 d8 f2 s* ?; r4 T
文献标识码: B
' T# D: I2 l' h! C, `9 l5 s/ u收稿日期: 2006- 07- 15
( A" E& R! [4 h+ j+ k( ]作者简介: 齐本胜( 1969- ) , 男, 湖北枣阳人, 副教授, 主要从事电子信息技术方面的教学和研究 .
) @6 _* x' y, d3 {! ?8 o在射频电路中, 当波长与分立电路元件的几何尺寸处于同一数量级时, 必须考虑电压和电流的空间特
7 O/ @- C' L( U5 E- Y2 V2 G性 [ 1 ] , 此时基尔霍夫电路定律不能直接应用 . 这是射频电子线路与低频电路的明显区别 .% \+ a( ~& _ {6 g+ ~1 w
射频信号在线路板上传输时, 必须经过低噪声放大、滤波、混频等各种单元电路 . 这些单元电路的输入、0 l) Z6 @. n' H+ Q
输出阻抗一般均为复数形式 . 在射频电路设计时, 为了兼顾信号在各单元电路中的功率和噪声分配, 通常是& _: g4 b% L8 B3 y
在单元电路之间插入无源网络 [ 1-2 ] , 即级间匹配电路, 完成前后级电路的阻抗匹配 . 因此, 级间匹配电路设计8 H9 ^$ X" z8 M7 l0 d+ s
是射频电路设计的重要组成部分 . 许多实际的级间匹配电路除了能降低功能损耗外, 同时还具有降低噪声
! Z1 S/ S! L! i6 _& b干扰、提高功率容量和提高频率响应线性度等功能 [ 3-4 ] . 但级间匹配电路最主要的功能是实现阻抗变换 [ 5 ]
# E# [' h; @ {" m1 s, 即
1 J) X0 J: }# u" O' k将事先给定的阻抗值变换成更合适的阻抗值 .5 r" o# p o" d7 _5 F% M, |
现代射频电路设计对设计者经验、仿真工具和高档实验仪器( 如网络分析仪) 等的依赖性很强, 很难找
- Z% a6 X6 {; w& B5 r到具体的设计参考资料 . 本文中作者根据实际的设计经验, 结合通信专用仿真工具 ADS , 提出了一种基于8 m, }' R4 u* l" @
Smith 圆图的射频级间匹配电路设计方法 . 设计人员根据该方法, 能够清晰认识电路的设计步骤、电路的拓
( w/ m( e4 r7 t) O4 F7 f" v' [. q7 ?扑结构、电路元件的类型及其参数的变化趋向, 顺利完成射频级间匹配电路的设计 .
0 G, [' l; J, [% P1 不同元件对匹配电路反射系数的影响( E0 J- g% L; }# [7 E5 E$ S! U
匹配电路的功能是实现前、后级电路的阻抗或者反射系
' ]/ C/ D2 c A' I数的转换, 转换分析的工具主要是 Smith 圆图 . 常用的匹配9 J! t' j m. e
元件主要有各种类型的电感、电容、电阻和微带线等 [ 1-3 ] . 微
" i5 M: N7 ~; Y5 k4 G带线是一种比较常用的匹配元件, 由线路板的分布参数确2 G' O, h8 |1 T
定 . 微带线有阻抗和长度 2 个参数, 可以容易地在某一频率- D; U" j n* b( u2 @' V
上形成感抗、容抗或纯电阻, 也就是说, 从功能上讲微带线可
& K/ n9 F0 L* Q0 [; w# O$ H J. c以分别构成等效电感、电容和电阻 . 本文中提及的电感、电容
- {/ k) \$ m" ]- K7 i' e. U和电阻既可以是集总参数元件也可以是分布参数元件 . 由于
6 l! a( E3 J+ h: U电阻具有全频带特性, 需要消耗功率, 因此电阻在匹配电路# Y5 {% ]* m/ K+ c6 [
中用得很少
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发表于 2020-2-18 17:59
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