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射频级间匹配电路的设计方法
; `) `6 |* I3 c. ~& |' z) h齐本胜, 刘欣鑫,
% A( T& D2 b `% P/ D% B& y9 v高 远
$ J C' y6 D( O2 s( 河海大学 计算机及信息工程学院, 江苏 常州 213022 ), L; r- r+ k$ S% d8 F4 o$ m) n' M
摘要: 为使射频级间匹配电路的设计有章可循, 应用
, D" |! x7 |. N& i& i- p) _2 ZSmith 圆图分析电感、电容和电阻对匹配反射系数的影响 . 提3 \; W: O# i [" C4 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
( F; b9 t, q! z6 i; ^* a计步骤、电路拓扑结构和元件类型的选择方法 .0 |7 [/ x% [2 \4 v5 t
关键词: 射频电路;- L1 f0 [ M7 {2 ?
匹配; 反射系数; Smith 圆图7 Q) G) V) g# c! ?
中图分类号: TN710
$ `0 `: j2 ^6 p6 i# ?文献标识码: B- B" F: G7 b! u8 \( ]! U
收稿日期: 2006- 07- 155 d8 _% M% M+ W6 I8 E& l
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 .
7 S; c* _6 O: D) z Y, L! S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5 h- y# |9 y, _" @- }9 ~+ o1 W6 i. Y
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 ." O$ s8 B3 r+ i" O
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、
* Q- i2 G& K* O5 x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. H" I! t: U3 \8 I$ |9 G6 v7 X
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2 y( T+ S0 h- \% M" ]$ h2 [
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/ W- }4 C2 U" T5 V$ \- V
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 Z0 R' v9 J6 L* X: ~$ M, 即
0 Y. R; M" K+ y. g$ J将事先给定的阻抗值变换成更合适的阻抗值 .
; v3 S# f( X8 B- n {) K/ q o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
" V+ S! U7 _9 p% X, }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
6 w4 ^( W' B+ `1 ?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6 p) W* F* h( ]+ \
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 .* o2 }5 O! Y: d3 x! f9 i v
1 不同元件对匹配电路反射系数的影响2 H; q* K, x& v/ x! v
匹配电路的功能是实现前、后级电路的阻抗或者反射系. o$ M }* J$ {* K8 {+ S
数的转换, 转换分析的工具主要是 Smith 圆图 . 常用的匹配$ A- a7 P) O `' P3 P
元件主要有各种类型的电感、电容、电阻和微带线等 [ 1-3 ] . 微 U4 D' O; n0 E7 r
带线是一种比较常用的匹配元件, 由线路板的分布参数确
( H0 f" [- ^) E$ e* U5 ?' e; w4 ` p! g定 . 微带线有阻抗和长度 2 个参数, 可以容易地在某一频率
3 \' @' }, G! D2 U上形成感抗、容抗或纯电阻, 也就是说, 从功能上讲微带线可4 L# _6 J* b; g% C, E3 ?
以分别构成等效电感、电容和电阻 . 本文中提及的电感、电容
* ]( ?3 k! a+ Q( ^" Q! A6 C% w/ 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
. {* B% i+ T: B& e, t电阻具有全频带特性, 需要消耗功率, 因此电阻在匹配电路; J1 I$ M' s8 g9 L6 s- o3 r8 g8 d/ A
中用得很少 |- |3 x4 H8 a
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发表于 2020-2-18 17:59
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