ADS——匹配电路设计
引言
指阻抗匹配
阻抗匹配通常是在源和负载之间插入一个无源网络，使负载阻抗和源阻抗共轭匹配，这种网络被称为匹配网络
阻抗匹配的作用主要有以下几个方面：
- 从源到器件、从器件到负载或器件之间的功率传输最大
- 提高接收机灵敏度（LNA前级匹配）
- 减小功率分配器网络幅相不平衡度（如天线阵馈电网络）
- 获得放大器理想的增益、输出功率（PA输出匹配）、效率和动态范围
- 减小馈线中的功率损耗
匹配的基本原理
阻抗匹配的主要思想就是设计一个匹配网络来实现阻抗变换，最终实现最大功率的传输
匹配电路的种类和构成方法
集总参数
利用无耗集总参数电抗元件实现阻抗变换。主要包括以下
- 分立器件
- 短电长度微带线
需要考虑
- 谐振频率
- 品质因数
- 集总参数元件的体积
分布参数
利用无耗传输线作为网络元件。具体方法包括以下
- 传输线变压器
- 单短线匹配
- 串联短线匹配
- 双短线匹配
- 1/4波长变换器
Smith圆图
微带线匹配理论
微带线参数的计算
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微带线的有效介电常数\(a\varepsilon_eb\)可以解释为一个均匀媒质的介电常数
\(a\varepsilon_rb\)是介质基片的介电常数；d为介质基片的厚度；W为金属片的宽度
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给定微带线的尺寸和介电常数，可以计算其特征阻抗\(aZ_0b\)
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给定特征阻抗\(aZ_0b\)和介电常数\(a\varepsilon_rb\)，可以计算比值\(a\frac{W}{d}b\)
根据传输线理论，终端接有负载的传输线输入阻抗\(aZ_{in}b\)和微带线（支在介质基片上的微波传输线）的特征阻抗\(aZ_0b\)和长度\(alb\)有关.
而微带线的特征阻抗，由微带线的尺寸决定，当微带线介质基片的介电常数和厚度确定后，微带线金属片的宽度W决定了微带线的特征阻抗
所以可以改变微带线的宽度和长度实现电路的阻抗变化，从而使负载与源阻抗达成匹配。
微带线存在由于损耗而引起的衰减：
1. 源于介质损耗的衰减（介质的损耗角正切）
2. 源于导体损耗的衰减（导体的表面电阻）
微带单枝短截线匹配电路
微带匹配电路分为单短截线匹配和双短截线匹配
拓扑结构如上图，由串联的微带线\(aZ_{0L}b\)和并联的终端开路短截线或终端短路短截线\(aZ_0sb\)构成。
可调节的参数：短截线的长度\(alb\)，特性阻抗\(aZ_0sb\)，传输线的长度\(al_Lb\)和特性阻抗\(aZ_{0L}b\)
在50Ω的射频系统中，微带线的特性阻抗一般是20~200Ω，如果微带线特性阻抗太高，微带线宽W比较窄，由于电路板加工精度的限制，误差相对会比较大。
如果微带线特性阻抗比较低，微带线宽会比较宽，电路板体积会比较大
所以设计的时候，需要适当选择微带线特性阻抗。
微带双枝短截线匹配电路
由于单枝短截线匹配电路需要在短截线与输入端口或短截线与负载之间插入一段长度可变的传输线，对于可调型匹配器带来麻烦。于是，有了双枝短截线匹配电路。
在双枝短截线匹配电路中，两端开路或短路短截线并联在一段固定长度的传输线的两端。
浙公网安备 33010602011771号