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射频级间匹配电路的设计方法
7 t/ | R4 U4 [2 A `% h齐本胜, 刘欣鑫,
1 A7 p3 k/ d8 u- z. s高 远
; y( f( {. b) b2 r0 y( 河海大学 计算机及信息工程学院, 江苏 常州 213022 )
, z( a# k4 Y, A9 y) W' W摘要: 为使射频级间匹配电路的设计有章可循, 应用
$ B4 u! e+ w+ l' ISmith 圆图分析电感、电容和电阻对匹配反射系数的影响 . 提- Q$ y% q8 ]5 N9 G
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
7 k/ Q% S6 `+ \+ N. i$ r计步骤、电路拓扑结构和元件类型的选择方法 .
) h3 N9 k; m% o5 _/ R4 | K) [& _关键词: 射频电路;
- b* a8 O& l" N+ d: Q4 x匹配; 反射系数; Smith 圆图
1 Q& ^8 h9 F7 }; ]* x1 l+ E中图分类号: TN710
3 g" H$ |3 K( _9 D! _文献标识码: B' T& E1 n! D9 X ?9 C }/ k+ Q- a0 }% J
收稿日期: 2006- 07- 15
5 i5 ~. [4 `, O* S: i0 w/ I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 .
% j* d0 f, Y4 Z) R6 h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
# O! Z1 n* f. ?1 e# n% y. a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 .
1 [$ Y9 ]2 G! e# G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、! o1 A9 o/ `1 ^. j3 H7 r9 ?
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
" N6 W" O) L' r5 D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
1 Q' v/ T$ ?2 S! M2 B" F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" p: ^- A- A. b4 f
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 ]1 c, T: I0 y5 @: Z% D
, 即1 I1 A( R3 @- p7 ^; T$ ^
将事先给定的阻抗值变换成更合适的阻抗值 .9 c7 `+ M' U) B% c6 S7 @2 i0 C! M# q
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
; p9 r2 u: A, F9 V' v- {. ~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, p+ t8 ?& ~" d7 ^9 v z5 I2 o
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
$ R9 E, L; F+ L- z$ N" Z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 .6 Q7 S( {" W S3 `- G6 g: Q2 n
1 不同元件对匹配电路反射系数的影响
+ i; O( }. B) B2 m% [/ G匹配电路的功能是实现前、后级电路的阻抗或者反射系
: D6 D0 w4 B# Q0 v- n数的转换, 转换分析的工具主要是 Smith 圆图 . 常用的匹配* c( q& _! y8 n7 a1 V$ K
元件主要有各种类型的电感、电容、电阻和微带线等 [ 1-3 ] . 微( e) X1 b# p+ I" L
带线是一种比较常用的匹配元件, 由线路板的分布参数确
" _; _; M; o! I$ 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% E+ t1 i) D1 b4 i; R3 x2 V$ b
上形成感抗、容抗或纯电阻, 也就是说, 从功能上讲微带线可+ t- H+ n4 W/ S7 w, Y
以分别构成等效电感、电容和电阻 . 本文中提及的电感、电容- `6 B! a" T" ]/ K- V: d& Y
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! _5 O( j; L+ m* x
电阻具有全频带特性, 需要消耗功率, 因此电阻在匹配电路$ E8 e& D" M" U B; t5 Z: Q6 @
中用得很少
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发表于 2020-2-18 17:59
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