利用λ/4微带线做宽带匹配
什么是1/4 波长阻抗变换器
首先来了解一下1/4波长传输线


简单理解就是当微带线的长度为λ/4时,其阻抗由Zin和Zl决定,即通过λ/4变换器,可以实现实数负载阻抗和希望的输入阻抗的匹配。
但这个匹配只是在1/4波长(或者1/4波长的奇数倍)所对应的频率点实现了完全匹配,所以阻抗匹配是窄带的,仅在单个频率点实现了完全匹配。
如何实现宽带匹配
匹配带宽与要匹配的两个阻抗相关,阻抗比越大,匹配带宽越小。阻抗越接近,匹配带宽越大。那么对于一个阻抗相差比较大的网络,就可以通过多个依次递进的阻抗变换来实现高低阻抗的过度。
这就是多节阻抗变换器,包括巴特沃斯型多节阻抗变换器和切比雪夫型多节阻抗变换器。

有兴趣的可以深入了解一下。
理论上我们可以根据巴特沃斯函数做出无数节阻抗变换器,但是这样也意味着体积的无限扩大,射频设计是一个多方面因素平衡的结果,一般情况下,3-5节也就够工程应用了,抛开复杂的计算,我们可以通过查表来快速完成。

这里直接使用巴特沃斯型,利用ADS来进行阻抗匹配。
ADS仿真
假设PA在1960Mhz 的输入阻抗为10+j*5.1进行宽带匹配
即源阻抗50Ω,负载阻抗10+j*5.1,进行最大功率匹配,核心是负载侧开起来像源阻抗的共轭
(其实这部分我感觉很乱,到底什么时候共轭,什么时候不共轭?有没有大佬解答一下)
这里直接对10+j*5.1进行匹配。
1.新建工程,原理图,添加Smith Chart控件。

2.添加端口,搭建电路,并修改控件参数


3.工具栏Tool->Smith Chat打开Smith阻抗匹配工具

3.微带线匹配
在工具中添加源阻抗和负载阻抗信息,设置完可以lock一下。同时别忘了上文所说1/4波长线只能对实数阻抗进行变换,所以第一步需要将Zl复阻抗转换为实数阻抗。
先添加一个并联断路微带线,将其转换为12.6Ω的实阻抗,此时就相当于将12.6Ω匹配至50Ω。
使用3节巴特沃斯来进行宽带匹配。
查表可知此时的ZL/Z0=50/12.6≈4
可以依次算得:第一节阻抗Z0≈15.0,由于是1/4波长,电长度需固定为90°
同理依次可得Z1≈25.2,Z2≈42.3

设计完成后,点击左下角Build ADS Circuit,即可生成对应的电路图。
点击工具栏向下的箭头即可看到自动生成的电路。

运行仿真,可以看到此时的s11参数

作为对比,使用ADS自动生成了电容电感匹配网络,其中蓝色为自动生成的匹配网络。

后续可以使用LineCalc来计算不同板材下的微带线参数,再进行s参数分析,这里就不演示了。
var code = "4a4ee1ac-50a9-4d5e-83b9-f7e38ce361a8"

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