匹配思想

上一篇 / 下一篇  2017-12-06 19:52:04 / 个人分类:RF

射频领域的电路设计,匹配部分是至关重要的,深刻的理解原理是必须的。作者带领大家,简要的了解一下匹配电路的基本理论。


对上图进行初步计算可知,输出到负载的功率为



当且仅当XS=-XL时,PL取得最大。



通常,负载是确定的。插入匹配网络后,一定有信号的衰减的。如上图所示,如果对网络取Z参数。对于无源网络,必有Z12=Z21。

理想情况下,要实现匹配则有,

很巧妙的是对于无损耗的网络,当输入匹配的时候,输出是自动匹配的。这个是我们希望看到的。


对于一个给定的电阻,往往在设计中,为了达到某些指标的要求,我们希望这个电阻向所期望的阻值靠近。实现的思想主要有串-->并转换和并->串转换。下面笔者从另一个角度来阐述。

I : 并->串转换


如下图所示为,RS与XS随bp(俗称的Q值)的变换,易知等效RS一定是不大于RP的。(这是很重要的结论,希望读者认真思考)

相反的,若想让给定的电阻值等效增大,则需要串联XS就行。

下图易知,等效RP一定是不小于RS的

 

通过以上分析,在电路中加合适的电抗网络,可以实现所期望的电阻值。


紧接着给出常见的匹配网络。


其中n为电阻的比值,此时一定是大于1的。由于Q和带宽是反相关的。有趣的结论是随着负载的变大,匹配网络的带宽是减小的。

为了给读者一个直观的认识,笔者给出了不同RL对S21参数仿真图。可知Q越大频带越窄的。

同样为了实现窄带的匹配,可用以下两种网络

将中心频率搬移到5GHz,由下图可知,L型,pi型,t型的带宽是明显小于L型的。

为了实现宽带该如何办呢?

最简单的办法,采用双匹配结构。

    频带直接展宽了,展宽频带的方法很多,笔者只给出一种,感兴趣的可以自行查阅资料。

笔者写到这里的时候,估计很多人会说,怎么没有射频中的微带线呢?从最根本去理解匹配,集总参数和分散参数用的思想是一样的。(微带线的理论不再赘述)


下图是常见的单枝节匹配结构示意图。通过在串了一段传输线负载并接一段枝节线实现匹配。

下图给出开路和短路两种情况下,枝节线对应的史密斯原图。

还有种微带线中比较经典的,1/4波长线的匹配。此种匹配在直流偏置的设计中,较为常用。大致结构如下。如果是负载非纯电阻,可要串联微带线后,再采用此匹配。



匹配,笔者认为公式并不是学习的重点,重点在于匹配的思想,文章提到了集总参数的常见拓扑结构,简要列出微带线类型的单枝节的匹配和1/4波长线匹配。此外还有很多匹配类型的,比如双枝节匹配,n枝节匹配,混合匹配等。笔者已把匹配的核心思想表达出来,望读者仔细品味。




                           


TAG: rf RF 匹配

全自动共产主义实现箱 引用 删除 rioshiina   /   2017-12-17 22:20:23
图全挂了啊
 

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  • 更新时间: 2017-12-06

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