射频技术阻抗变换与匹配
射频电源中的阻抗匹配研究
计算方法 :任何射频电源都有谐振回路 , 即选频网络
或低通回路 。由于此回路对基频 ( 工作频率) 谐振 ,
所以电源的输出主要有基波组成 , 输出功率也主要
体现在基频上 。由于回路对基波谐振 , 所以电路呈
纯电阻 R p ,那么回路可吸取的基频功率为[4 ]
P0
=
1 2
V
cm
I cm
=
V
2 cm
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其通解为
U = aeγz + be - γz
I = 1 ( aeγz + be -γz )
2 Rp
(8)
所需要的回路阻抗值为
R p
= V cm I cm
= V cc - υcmin
I cm
=
V
2 cm
2 RP0
(9)
图 2 输出匹配电路
但任何晶体管的输出都是复阻抗 , 另外 , 1/ 4 波 长线只能匹配晶体管复数导纳的电导分量 。所以我 们必须把晶体管复数导纳中的电纳部分调掉 。为 此 ,须在输出回路中并联电感 L , 如图二所示 , 并联 电感 L 的值可以根据晶体管的参数算出 , 也可以根 据实验结果测出 。此时 , 传输线的输入阻抗就是纯 电阻 Rp , Rp = 1/ G out 。为方便起见 , 我们假设负载 为纯阻抗 ,即 ZL = RL ,根据 (7) 式很容易算出传输线
讨 论 根据呼吸生理的特点 ,气流进入鼻腔后首先冲 击的是中鼻甲和中鼻道的前端 ,该处易受尘埃 ,污染 颗粒 ,变应原或病原体的刺激使鼻道复合体易致息 肉样变性 ,临床上对鼻息肉的治疗 ,目前采用鼻内镜 手术或激光 治疗 。我们 对 68 例鼻 息肉 患者 采用 HO : YA G 激光治疗鼻息肉的体会如下 : 1. HO : YA G 激光的波长为 2. 1μm 。接近水的 吸收峰 ,能很好地被生物组织吸收 ,热弛豫时间为 310ms ,采用脉冲式输出且脉宽度短于热弛豫时间 , HO : YA G 激光对照射组织的热凝固损伤较小 ,同时 HO : YA G 激光可以极容易地由低氢氧根的石英光 导纤维传输 ,不易产生光纤端面污染 。HO : YA G 激 光穿透组织深度约 0. 5mm ,水分吸收好 。有精细的 雕刻作用 ,对周围组织损伤轻微 ,术后组织反应小 , 术时出血少或无出血 。我们对 68 例多发性 ,大的鼻
射频等离子 阻抗匹配
射频等离子阻抗匹配射频（Radio Frequency，简称RF）等离子阻抗匹配是在无线通信领域中非常重要的技术，它对信号传输的稳定性和质量有着直接影响。
为了更好地理解射频等离子阻抗匹配的原理和意义，我们将从基本概念、工作原理、实际应用和调节方法等多个方面进行探讨。
首先，让我们来了解一下射频等离子阻抗匹配的基本概念。
在RF通信系统中，信号的传输需要确保发送器和接收器之间的阻抗匹配，以便实现最大功率的传输和最低的反射损耗。
当发送器和接收器之间的阻抗不匹配时，信号会发生反射和损耗，导致传输存在衰减和失真的问题。
因此，射频等离子阻抗匹配技术的应用，可以使得信号的传输更加稳定和可靠。
那么，射频等离子阻抗匹配是如何工作的呢？其核心原理是使用适当的网络元件，如传输线、衰减器、滤波器等，来调整发送器和接收器之间的阻抗，使其能够互相匹配。
通过这种调整，能够使信号在传输过程中尽量减少反射和衰减的问题，从而保证信号的传递性能和质量。
射频等离子阻抗匹配技术具有广泛的实际应用。
首先，在无线通信系统中，射频等离子阻抗匹配能够提高信号的传输效果，避免信号丢失和失真，从而提供更加稳定和清晰的通信质量。
其次，在射频电子设备中，射频等离子阻抗匹配可以提高电子器件的工作效率和可靠性，减少能量损失和电磁干扰，从而延长设备的使用寿命。
此外，在天线设计和雷达系统中，射频等离子阻抗匹配也起到至关重要的作用，可以有效地提高信号接收和发射的性能。
最后，我们来了解一下射频等离子阻抗匹配的调节方法。
一般来说，调节射频等离子阻抗匹配可以通过两种方式实现，一种是硬件调整，另一种是软件调整。
硬件调整通常涉及设计和调整相关元件的参数和连接方式，如阻抗转换器、匹配网络、衰减器等。
而软件调整则是通过改变相应的软件配置参数，来实现阻抗匹配的调整和优化。
根据具体的应用场景和需求，选择合适的调节方法，能够更好地发挥射频等离子阻抗匹配的效果。
综上所述，射频等离子阻抗匹配作为一项重要的技术，在无线通信领域中发挥着不可或缺的作用。
通信系统中射频与天线阻抗匹配的调试方法
通信系统中射频与天线阻抗匹配的调试方法RF工程师在设计芯片和天线间的阻抗匹配时是否也遇到过这样的问题，根据数据手册的参数进行匹配设计，最后测试发现实际结果和手册的性能大相径庭，你是否考虑过为什么会出现这么大的差别？还有，匹配调试过程中不断的尝试不同的电容、电感，来回焊接元器件，这样的调试方法我们还能改善吗？一、理想的匹配通信系统的射频前端一般都需要阻抗匹配来确保系统有效的接收和发射，在工业物联网的无线通信系统中，国家对发射功率的大小有严格要求，如不高于+20dBm；若不能做到良好的匹配，就会影响系统的通信距离。
射频前端最理想的情况就是源端、传输线和负载端都是50Ω，如图1。
但是这样的情况一般不存在。
即使电路在设计过程中仿真通过，板厂制作过程中，线宽、传输线与地平面间隙和板厚都会存在误差，一般会预留焊盘调试使用。
图1理想的阻抗匹配二、造成与芯片手册推荐电路偏差大的原因？从事RF电路设计的工程师都有过这样的经验，做匹配电路时，根据数据手册给的S参数、电路拓扑结构、元器件的取值进行设计，最后得到的结果和手册上的差别很大。
这是为什么呢？其主要原因是对射频电路来说，“导线”不再是导线，而是具有特征阻抗。
如图2所示，射频传输线看成由电阻、电容和电感构成的网络，此时需要用分布参数理论进行分析。
图2传输线模型特征阻抗与信号线的线宽(w)、线厚(t)、介质层厚度(h)和介质常数()有关。
其计算公式如下:由公式可以知道，特征阻抗和介质层厚度成正比，可以理解为绝缘厚度越厚，信号穿过其和接地层形成回路所遇到的阻力越大，所以阻抗值越大；和介质常数、线宽和线厚成反比。
因为芯片的应用场景不同，虽然电路设计一样，但是设计的PCB受结构尺寸、器件种类、摆放位置等因素的影响，会导致板材、板厚、布线的不同，引起特征阻抗的变化。
当我们还是沿用手册给的参数进行匹配时，并不能做到良好阻抗匹配，自然会出现实际测试的结果与手册给的结果偏差较大的情况。
阻抗匹配和阻抗变换是什么-阻抗变换和阻抗匹配的详细概述
阻抗匹配和阻抗变换是什么?阻抗变换和阻抗匹配的详细概述阻抗匹配是无线电技术中常见的一种工作状态，它反映了输入电路与输出电路之间的功率传输关系。
当电路实现阻抗匹配时，将获得最大的功率传输。
反之，当电路阻抗失配时，不但得不到最大的功率传输，还可能对电路产生损害。
阻抗匹配常见于各级放大电路之间、放大器与负载之间、测量仪器与被测电路之间、天线与接收机或发信机与天线之间，等等。
例如，扩音机的输出电路与扬声器之间必须做到阻抗匹配，不匹配时，扩音机的输出功率将不能全部送至扬声器。
如果扬声器的阻抗远小于扩音机的输出阻抗，扩音机就处于过载状态，其末级功率放大管很容易损坏。
反之，如果扬声器的阻抗高于扩音机的输出阻抗过多，会引起输出电压升高，同样不利于扩，音机的工作，声音还会产生失真.因此扩音机电路的输出阻抗与扬声器的阻抗越接近越好。
又例如，无线电发信机的输出阻抗与馈线的阻抗、馈线与天线的阻抗也应达到一致。
如果阻抗值不一致，发信机输出的高频能量将不能全部由天线发射出去。
这部分没有发射出去的能量会反射回来，产生驻波，严重时会引起馈线的绝缘层及发信机末级功放管的损坏。
为了使信号和能量有效地传输，必须使电路工作在阻抗匹配状态，即信号源或功率源的内阻等于电路的输人阻抗，电路的输出阻抗等于负载的阻抗。
在一般的输入、输出电路中常含有电阻、电容和电感元件，由它们所组成的电路称为电抗电路，其中只含有电阻的电路称为纯电阻电路. 下面对纯电阻电路和电抗电路的阻抗匹配问题分别进行简要的分。
1、纯电阻电路在中学物理电学中曾讲述这样一个问题：把一个电阻为R的用电器，接在一个电动势为E、内阻为r的电池组上(见图1)，在什么条件下电源输出的功率最大呢?当外电阻等于内电阻时，电源对外电路输出的功率最大，这就是纯电阻电路的功率匹配。
假如换成交流电路，同样也必须满足R=r这个条件电路才能匹配。
2、电抗电路电抗电路要比纯电阻电路复杂，电路中除了电阻外还有电容和电感.元件，并工作于低频或高频交流电路。
一文掌握阻抗匹配（总结篇）
一文掌握阻抗匹配（总结篇）我们在上周的文章中，着重介绍了阻抗匹配的相关概念和方法。
阻抗匹配，作为射频设计中最为重要的一个环节，每一个射频工程师都无法绕过去的。
今天我们再加以总结，把整个阻抗匹配，展现给大家。
Chapter 1阻抗三兄弟射频工程师必知必会——阻抗，特征阻抗与等效阻抗阻抗，顾名思义就是对电路中电流起到阻碍作用的元器件。
我们在射频电路中，又引入了特征阻抗和等效阻抗两个概念。
No.1.1 阻抗谈到阻抗的概念，大家的第一影响就是电阻和电抗的组合。
没错，在低频领域，或者在我们学习的电路原理的课程中，阻抗就是电阻和电抗的组合。
我们借用百度百科的定义就是：在具有电阻、电感和电容的电路里，对电路中的电流所起的阻碍作用叫做阻抗。
阻抗常用Z表示，是一个复数，实部称为电阻，虚部称为电抗，其中电容在电路中对交流电所起的阻碍作用称为容抗,电感在电路中对交流电所起的阻碍作用称为感抗，电容和电感在电路中对交流电引起的阻碍作用总称为电抗。
阻抗的单位是欧姆。
阻抗可以是电阻、电容、电感的任意组合对电流起到的阻碍作用。
由于电容对直流电的阻抗无穷大，而电感对直流电的阻抗是零，因此，阻抗更多用于描述交流电路中对电流的阻碍作用。
高阻抗是指阻抗值大，低阻抗是指阻抗值小。
对于一个具体电路，阻抗不是不变的，而是随着频率变化而变化。
在电阻、电感和电容串联电路中，电路的阻抗一般来说比电阻大。
也就是阻抗减小到最小值。
在电感和电容并联电路中，谐振的时候阻抗增加到最大值，这和串联电路相反。
阻抗从字面上看就与电阻不一样，其中只有一个阻字是相同的，而另一个抗字呢？简单地说，阻抗就是电阻加电抗，所以才叫阻抗；周延一点地说，阻抗就是电阻、电容抗及电感抗在向量上的和。
在直流电的世界中，物体对电流阻碍的作用叫做电阻，世界上所有的物质都有电阻，只是电阻值的大小差异而已。
电阻小的物质称作良导体，电阻很大的物质称作非导体，而最近在高科技领域中称的超导体，则是一种电阻值几近于零的东西。
射频电路 第一章选频与阻抗匹配
Z=
V IS
，而 I S 为常数 )
《高频电子线路》 11/42
讨论谐振频率附近的选频特性（ ω ≈ ω0 ） 近似条件:
ξ = Q(
(ω + ω 0 )(ω ω 0 ) 2ω (ω ω ) 2(ω ω 0 ) ω ω0 ≈Q 0 2 0 =Q )=Q ω0 ω ωω 0 ω0 ω0
Is / G V (ω0 ) V (ω0 ) = = V (ω ) ≈ e jφ 公式： 2(ω ω0 ) 2Δω 2 Δω 2 1 + jQ 1 + jQ 1 + (Q )
ω0
ω0
ω0
其中：
= arctgQ
2Δω
ω0
2010-9-16
《高频电子线路》
12/42
（1）幅频特性（归一化选频特性）
定义：支路
Q
Xs 串联支路 Q = rs RP 并联支路 Q = XP
《高频电子线路》
两者相等
X s RP Q= = rs XP
18/42
2010-9-16
（2）实际并联回路分析 根据谐振的定义计算：
Y (ω ) = G + jB = 1 1 + ( jωC ) j RP ωLP
1 jB = jω P C j =0 ω P LP
谐振时回路总的储能 CV 2 2π T= Q = 2π = 2π 2 ω0 谐振时回路一周内的耗能 TV / R
R R Q= = = G ω0 L ρ
2010-9-16 《高频电子线路》 8/42
ω0C
4.电流特性 电感电流
IsR IL = = = jQI S jω 0 L jω 0 L
电容电流
什么是阻抗匹配-阻抗匹配是什么意思-
什么是阻抗匹配?阻抗匹配是什么意思?阻抗匹配（impedance matching）信号源内阻与所接传输线的特性阻抗大小相等且相位一样，或传输线的特性阻抗与所接负载阻抗的大小相等且相位一样，分别称为传输线的输入端或输出端处于阻抗匹配状态，简称为阻抗匹配。
否则，便称为阻抗失配。
有时也直接叫做匹配或失配。
阻抗匹配是指信号源或者传输线跟负载之间的一种合适的搭配方式。
阻抗匹配分为低频和高频两种情况讨论。
我们先从直流电压源驱动一个负载入手。
由于实际的电压源，总是有内阻的，我们可以把一个实际电压源，等效成一个理想的电压源跟一个电阻r串联的模型。
假设负载电阻为R，电源电动势为U，内阻为r，那么我们可以计算出流过电阻R 的电流为：I=U/(R+r)，可以看出，负载电阻R越小，则输出电流越大。
负载R上的电压为：Uo=IR=U/[1+(r/R)]，可以看出，负载电阻R越大，则输出电压Uo越高。
再来计算一下电阻R消耗的功率为：P=I2×R=[U/(R+r)]2×R=U2×R/(R2+2×R×r+r2)=U2×R/[(R-r)2+4×R×r]=U2/{[(R-r)2/R]+4×r}对于一个给定的信号源，其内阻r是固定的，而负载电阻R则是由我们来选择的。
注意式中[(R-r)2/R]，当R=r时，[(R-r)2/R]可取得最小值0，这时负载电阻R上可获得最大输出功率Pmax=U2/(4×r)。
即，当负载电阻跟信号源内阻相等时，负载可获得最大输出功率，这就是我们常说的阻抗匹配之一。
此结论同样适用于低频电路及高频电路。
当交流电路中含有容性或感性阻抗时，结论有所改变，就是需要信号源与负载阻抗的的实部相等，虚部互为相反数，这叫做共扼匹配。
在低频电路中，我们一般不考虑传输线的匹配问题，只考虑信号源跟负载之间的情况，因为低频信号的波长相对于传输线来说很长，传输线可以看成是“短线”，反射可以不考虑（可以这么理解：因为线短，即使反射回来，跟原信号还是一样的）。
RF电路分析——阻抗匹配
RF电路分析——阻抗匹配RF电路中的阻抗匹配是一个非常重要的概念，它在保证信号传输和能量传递的同时，最大化提高系统的效率。
本文将从理论和实际应用两个方面，介绍阻抗匹配的概念和方法。
首先，我们需要了解阻抗的概念。
在RF电路中，阻抗是指电路中的电流和电压之间的比值，通常用复数表示。
阻抗由两个参数组成：阻抗大小（模）和阻抗相位（角度）。
阻抗大小反映了电流和电压的比例关系，而阻抗相位代表了电流和电压之间的时间差。
在RF电路中，如果不同部分的阻抗不匹配，就会导致信号的损失和反射。
这种反射会产生回波，在系统中形成驻波，从而降低了功率传输效率。
因此，阻抗匹配是为了减少信号反射和提高系统效率的重要手段。
一种常见的阻抗匹配方法是使用变压器。
变压器具有恒压传输特性，可以将输入的高阻抗变成输出的低阻抗，或者将低阻抗变成高阻抗。
这种变压器的两个线圈之间通过互感耦合，使得输入和输出之间的能量传输更加高效。
变压器的阻抗匹配适用于宽频段的应用，可以有效提高系统的频响性能。
另一种常见的阻抗匹配方法是使用网络匹配电路。
网络匹配电路由一系列电感、电容和电阻组成，可以通过调整这些元件的阻抗来匹配不同部分之间的阻抗。
其中最常用的网络匹配电路是pi型和T型的匹配电路。
这两种匹配电路可以分别将高阻抗变成低阻抗或者将低阻抗变成高阻抗。
在实际应用中，阻抗匹配有许多重要的应用。
例如，在无线通信系统中，发射天线和接收天线之间的阻抗匹配是非常重要的，以确保尽可能多的信号能够传输到接收端。
此外，在射频功率放大器中，阻抗匹配可以最大化功率的传输和转换效率，确保系统能够以最佳性能工作。
总之，在RF电路中，阻抗匹配是一项重要的技术，它可以最大限度地提高信号传输和能量传递的效率。
使用变压器和网络匹配电路是常见的手段，可以将不同部分之间的阻抗进行匹配。
在实际应用中，阻抗匹配有许多重要的应用，如无线通信和功率放大器。
通过合理地进行阻抗匹配，可以提高系统的性能和效率。
[应用]PECVD射频电源阻抗匹配
阻抗匹配的作用终端电阻是为了消除在通信电缆中的信号反射在通信过程中，有两种信号因导致信号反射：阻抗不连续和阻抗不匹配。
阻抗不连续，信号在传输线末端突然遇到电缆阻抗很小甚至没有，信号在这个地方就会引起反射。
这种信号反射的原理，与光从一种媒质进入另一种媒质要引起反射是相似的。
消除这种反射的方法，就必须在电缆的末端跨接一个与电缆的特性阻抗同样大小的终端电阻，使电缆的阻抗连续。
由于信号在电缆上的传输是双向的，因此，在通讯电缆的另一端可跨接一个同样大小的终端电阻。
引起信号反射的另个原因是数据收发器与传输电缆之间的阻抗不匹配。
这种原因引起的反射，主要表现在通讯线路处在空闲方式时，整个网络数据混乱。
要减弱反射信号对通讯线路的影响，通常采用噪声抑制和加偏置电阻的方法。
在实际应用中，对于比较小的反射信号，为简单方便，经常采用加偏置电阻的方法。
阻抗匹配（Impedance matching）是微波电子学里的一部分，主要用于传输线上，来达至所有高频的微波信号皆能传至负载点的目的，不会有信号反射回来源点，从而提升能源效益。
大体上，阻抗匹配有两种，一种是透过改变阻抗力（lumped-circuit matching），另一种则是调整传输线的波长（transmission line matching）。
要匹配一组线路，首先把负载点的阻抗值，除以传输线的特性阻抗值来归一化，然后把数值划在史密夫图表上。
改变阻抗力把电容或电感与负载串联起来，即可增加或减少负载的阻抗值，在图表上的点会沿著代表实数电阻的圆圈走动。
如果把电容或电感接地，首先图表上的点会以图中心旋转180度，然后才沿电阻圈走动，再沿中心旋转180度。
重覆以上方法直至电阻值变成1，即可直接把阻抗力变为零完成匹配。
调整传输线由负载点至来源点加长传输线，在图表上的圆点会沿著图中心以逆时针方向走动，直至走到电阻值为1的圆圈上，即可加电容或电感把阻抗力调整为零，完成匹配阻抗匹配则传输功率大，对于一个电源来讲，单它的内阻等于负载时，输出功率最大，此时阻抗匹配。
详解阻抗匹配原理
详解阻抗匹配原理本文主要详解什么是阻抗匹配，首先介绍了输入及输出阻抗是什么，其次介绍了阻抗匹配的原理，最后阐述了阻抗匹配的应用领域，具体的跟随小编一起来了解一下吧。
一、输入阻抗输入阻抗是指一个电路输入端的等效阻抗。
在输入端上加上一个电压源U，测量输入端的电流I，则输入阻抗Rin就是U/I。
你可以把输入端想象成一个电阻的两端，这个电阻的阻值，就是输入阻抗。
输入阻抗跟一个普通的电抗元件没什么两样，它反映了对电流阻碍作用的大小。
对于电压驱动的电路，输入阻抗越大，则对电压源的负载就越轻，因而就越容易驱动，也不会对信号源有影响；而对于电流驱动型的电路，输入阻抗越小，则对电流源的负载就越轻。
因此，我们可以这样认为：如果是用电压源来驱动的，则输入阻抗越大越好；如果是用电流源来驱动的，则阻抗越小越好（注：只适合于低频电路，在高频电路中，还要考虑阻抗匹配问题），另外如果要获取最大输出功率时，也要考虑阻抗匹配问题二、输出阻抗无论信号源或放大器还有电源，都有输出阻抗的问题。
输出阻抗就是一个信号源的内阻。
本来，对于一个理想的电压源（包括电源），内阻应该为0，或理想电流源的阻抗应当为无穷大。
但现实中的电压源，则不能做到这一点。
我们常用一个理想电压源串联一个电阻r的方式来等效一个实际的电压源。
这个跟理想电压源串联的电阻r，就是（信号源/放大器输出/电源）内阻了。
当这个电压源给负载供电时，就会有电流 I 从这个负载上流过，并在这个电阻上产生 I×r 的电压降。
这将导致电源输出电压的下降，从而限制了最大输出功率（关于为什么会限制最大输出功率，请看后面的“阻抗匹配”一问）。
同样的，一个理想的电流源，输出阻抗应该是无穷大，但实际的电路是不可能的。
三、阻抗匹配阻抗匹配是指信号源或者传输线跟负载之间的一种合适的搭配方式。
阻抗匹配分为低频和高频两种情况讨论。
我们先从直流电压源驱动一个负载入手。
由于实际的电压源，总是有内阻的，我们可以把一个实际电压源，等效成一个理想的电压源跟一个电阻r串联的模型。
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验证模型：
m1
m2
freq=1.270GHz dB(S(1,1))=-25.907
S1fdr1Beq(S=(21.,713)0)=G-H25z.840
0
--110
--220 m1
m2
dB(S(2,2)) dB(S(2,1)) ddMBBa((gSS.(([11d,,B21]))))
--330
--440
五、多节匹配变换器
•形式
假定所有支节阻抗单调变化，则根据小反射 理论，总是能通过恰当地选择反射系数，并用足 够多的节数来综合作为频率函数的反射系数响应。
•二项式多节匹配变换器*
重要的设计公式
常数
可容忍的最 大反射系数
A 2N ZL Z0 ZL Z0
m 2N A cosm
相对带宽
f f0
2 4m
--550
--660
11..00
11..55
22..00
22..55
33..00
33..55
44..00
Ffrreeqq,uGenHczy
•切比雪夫多节匹配变换器
•理想最平坦和切比雪夫多节匹配变换器的特性
五、渐变线
•指数渐变线 阻抗变化特性
Z (z) Z0ez 0 z L
反射特性
ln ZL / Z0 e jL sin L
-12
-14
-16
-18
-20
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
freq, GHz
三、单短截线匹配电路
•基本电路形式
(a)并联短截线 (b)串联短截线
基本思路：负载经一段长为d 的传输线，阻抗变换到实部为 特征阻抗，再并（或串）一共 轭电抗，抵消虚部，则在端口 与特征阻抗完全匹配。
例*
•将负载阻抗ZL＝60-j80Ω 用单短截线并联匹配电路 匹配到50Ω特征阻抗上。 •解 1.阻抗归一化：
d2 0.260
3.求并联短截线长度
由上述值知，对于y1应当并联电纳为-j1.47的短截线。对于 y2应当并联电纳为j1.47的短截线。
假设选择终端短路形短截线，则从短路点（y= ∞）沿外沿向 着信号源方向移动到-j1.47，相应移动的长度
l1 0.095
同理，移动到j1.47时移动的长度
l2 0.405
*《射频电路设计》p271
四条移动路径对应四种电路及参数如下：
dB(S(1,2)) dB(S(1,1))
dB(S(1,2)) dB(S(1,1))
0
-2
-4
-6
-8
-10
-12
-14
-16
-18
-201.01来自52.02.5
3.0
3.5
4.0
freq, GHz
0
-2
-4
-6
-8
-10
-12
-14
再从A移动到ZL*，要串联电导值为j0.4, 在2GHz处等价电感 值为
L 50 0.4 /(2 2 109 ) 1.59nH
•例：利用SMITH图阻抗匹配
•一般程序*
•源和负载阻抗归一化 •在Smith图上作过源阻抗的等 电阻圆和等电导圆 •在Smith图上作过负载的共轭 阻抗的等电阻圆和等电导圆 •找 出 上 述 圆 的 交 点 ， 并 从 源 阻抗先移动到交点，再移动到 负载的共轭阻抗。根据移动过 程求电感和电容的归一化值， 并得到电路形式。
ZL (60 j80) / 50 1.2 j1.6 YL 0.3 j0.4
见图。
2.求YL沿等驻波比圆（等反 射系数圆）和等阻抗圆(?) 的交点，见图上y1、y2。
*《微波工程》p196
并由图读出相应电纳和移动电长度。
y1 1.00 j1.47
y2 1.00 j1.47
d1 0.110
3.频率依赖性
以2GHz为中心频率
0
-10
dB(S(1,1))
-20
-30
-40
-50
-60
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
freq, GHz
*串联短截线的实例可参考 《微波工程》p199-201.
例*
•将负载阻抗ZL＝60-j45Ω用单短截线并联匹配电路变 换到Zin＝75+j90Ω, 微带线特征阻抗选择75Ω. •解
共有四条移动路径： ZS A ZL* ZS B ZL* ZS C ZL* ZS D ZL*
4.计算电抗值： 四条移动路径对应四种电路形式： 以 ZS A ZL* 为例：
从ZS移动到A，要并联电纳值为-j0.6, 在2GHz处等价电感值 为
L 50 /(0.6 2 2 109 ) 6.63nH
阻抗变换与阻抗匹配
一、重要工具－SMITH图 •阻抗归一
z Z Z0
阅读：射频电路设计第三章、 和第八章8.1－8.2节。
•等电阻圆
r
r
r
2
1
i 2
r
1
2
1
•等电抗圆
r 12
i
1 x
2
1 x
2
•阻抗的表达
二、L形集总元件匹配网络
•形式*
*《射频电路设计》p271
• 已知源阻抗ZS＝（50+j25) Ω, 负载阻抗ZL＝（25 －j50) Ω, 传输线的特征阻抗50 Ω, 工作频率 2GHz。 设计一L形匹配网络。
*《射频电路设计》p291
3.计算各段微带线长度
若选择先从ZL移动到A，再移动到Zin的移动路径。 I) 首先并联一短截线。并联电纳为
Y YA YL j0.45 假设选择终端开路形短截线，则从开路点（y= ∞）沿外沿 移动到j0.45（或Z＝－j2.222)，相应移动的长度
l1 0.067
四、四分之一波长变换器
•形式
λ／4
简单而有用；窄带电路；只能匹配实数负载； •匹配段阻抗要求
Z1 Z0ZL
•反射系数
可利用多次反射理 论或加载微带的阻 抗变化公式计算反 射系数。
ZL Z0 cos
2 ZLZ0
例如：10－50Ω匹配, 驻波比<1.5(S11<14dB)时相对带宽 29%.
2
L
•三角渐变线
阻抗变化特性
Z(z)
2( z / L)2 ln ZL / Z0
Z e0 (4 z / L2 z2 / L2 1) ln ZL Z e0
/ Z0
0 z L/2 L/2 z L
反射特性
ln( ZL / 2
Z0)
e
jL
sin
L
2
L
•Klopfenstein渐变线 阻抗变化特性
2
4
arccos
1 2
m A
1/
N
*《微波工程》p211
二项式变换器设计表格
通常最终目标是实现低反射宽带匹配，首先试选择阶 数N，计算常数A，并由容忍的最大反射系数计算带 宽是否满足要求。如不能，则增加阶数重作上述步骤。
•例
•计算三节二项式变换器，匹配50Ω的负载到100Ω
传输线。计算Гm=0.05时带宽。
通带内最大波纹
•渐变线对比
课堂作业
•设计四分之一波长微带阻抗变换器，在1GHz附 近实现50 Ω和10 Ω微带的阻抗变换。其中微带线 设计选择为在0.5mm厚的介质基片Rogers 5880 上的微带线，传播常数为28.65弧度/米 @1GHz （这里假设不同阻抗的微带有同样的传播常数）。
•参考p23
利用工具计算微带线宽度和长度：
z0
Ω
50
W(mm) 1.86
L (mm)
z1 54.85 1.59 20.77
z2 70.71 0.96 21.23
z3 91.69 0.52 21.69
z4 100 0.40
基片：FR4，介电常数：4.4，厚度：1mm，金属厚 度0.038mm。中心频率2GHz。
1.阻抗归一化：
ZL (60 j45) / 75 0.8 j0.6 Zin 1 j1.2
YL 0.8 j0.6 Yin 0.410 j0.492
2.求YL沿等电导圆和Zin的等反射系数圆的交点，见图 上A、B，并由图读出相应阻抗导纳。
YA 0.8 j1.05
YB 0.8 j1.05
•解： A 2N ZL Z0 23 50 100 0.04167
ZL Z0
50 100
f f0
2
4
arccos
1 2
0.05 0.0417
1/
3
71%
如果上述指标满足要求，查表（N＝3,ZL／Z0＝2, 注
意取50Ω为特征阻抗）得
Z1
Z2
Z3
1.097
1.4142
1.8337
•解：
1.归一化源和负载阻抗（或导纳）分别为：
Zs 1 j0.5 ZL 0.5 j1
Ys 0.8 j0.4 YL 3 j0.8
2.画等电阻圆和等电导圆
3.四个交点（记为ABCD）分别为
ZA 0.5 j0.6 YA 0.8 j1 ZB 0.5 j0.6 YB 0.8 j1 ZC 1 j1.2 YC 3 j0.5 ZD 1 j1.2 YD 3 j0.5
II) 由A到B的微带线长度直接从圆图外圆上A、B的差值读出。
l2 0.266
*双短截线匹配网络
1.电路形式
其中，l1、l2、l3通常取λ/8或3 λ/8.而 ls1 、ls2要通 过计算求解。
《射频电路设计》p294
l1取λ/8 ，l2、 l3取3 λ/8，从 50+j50Ω 匹 配 到50 Ω的过程。