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在射频电路设计中的阻抗匹配分析 摘要：阻抗匹配是射频电路设计的一个关键问题。为了使射频能量注入载荷以及实现高效率 的能量传输，阻抗匹配技术必须被采用。本文一开始分析了阻抗不匹配引起的额外能量损耗 和额外失真，电路设计的不合适引起的额外能量损耗会对通讯系统和其他系统的功能产生影 响，同时分析了用于设计阻抗匹配的的正常电路结构和其利弊。并且匹配网路中的太多组件 将给新号带来严重的衰减，分析给射频电路设计者解决这方面问题的相关可供参考的方法。 关键词：阻抗匹配 射频电路 电路设计 匹配网路 1 简介 为了实现高效率的能量传输，载荷阻抗和源阻抗之间的匹配必须尽可能的在电路设计中被实 现。为了保证信号传递的最大效率化，两方面很重要。一是载荷阻抗和源阻抗之间的匹配， 二是电路中阻抗的连续性。射频通常指的是10~200赫兹的电磁波，这样的电磁波的能量传 递是波的传播过程，这样的传递过程将产生在不同界面的反折射。为了使射频能量注入载荷， 阻抗匹配技术必须被采用。现在，市场上用于高射频能量的阻抗Zs通常是50欧姆（或者 75欧姆）。仅仅当负载阻抗Zl和Zs相互匹配时，负载才能获得最大的能量。本文一开始 分析了阻抗不匹配引起的额外功率损耗和额外失真，以及用于设计阻抗匹配的的正常电路结 构和其利弊。 2阻抗不匹配问题的分析 阻抗匹配的目的： 1达到能量传输的最大化 2消除能量传输中的相位偏移 如果一匹配的网络由不止一个模块组成，那么任何独立模块都不能独立的实现这些目标。所 有的在这个匹配网络中的模块都要相互协作区实现能量传输的最大化以及消除相位偏移。换 句话说，一个匹配网路是实现阻抗匹配目标的最小单元体。这些独立模块之间的阻抗匹配是 没有意义的。因此可以得出结论能量输出单位中的阻抗匹配而不是独立模块之间的阻抗匹配 才是必要的，除非对于独立模块而言，所在匹配网络只有该一个模块。 A 由于阻抗不匹配引起的额外功率损失 当阻抗不匹配时，严格地讲从能量源到负载的能量传递是随时间变化的，包括它的幅值相位。 更多是因为阻抗不匹配引起这些额外功率损失，归根到底是振荡器和负载之间能量的来回反 复。这些功率损失可基于以下公式计算： 表格 1 当 不匹配引起的额外能量损失： 第一行表明了当 =0，没有额外功率损失。第二行和第三行表明 大于0小于10%，额外功  率损失很小。从起始的-30dBm减少不到0.5dBm.但是，当 大于50%，额外的能量损失将 很明显，额外能力损失将超过 1dB。不匹配电路设计引起的额外功率损失将严重破坏传输系 统或者其他系统的功能。目前为止，一个64QAM调制的通讯系统将会要求通道之间的能量 精度小于十分之一的dB。射频电路中的不匹配设计将是毁灭性的的。 B 阻抗不匹配引起的额外失真 不匹配问题中，源和负载间的反射信号按顺序加入到输入新号并且最终在源或者是负载处干 扰输入信号。当信号频率不变或者当反射信号和输入信号有着相同频率时，额外的失真将会 发生。 额外失真可以用如下表达式评估： 让我们假设 因此有 表格2 在 下，随着 不同，额外失真的评估 可以看出当 =0 时，没有额外失真。这种情况下， 。当 小于10%， 额外的失真科忽略不计。当 大于10%，额外失真就明显了。 3阻抗匹配网路设计和分析 这里有很多阻抗匹配方法，主要包括： 1并行单向分配 该配置实现了通过调整接入位置好人并联电纳值来匹配；从理论上讲，只有在半波长的变化 范围被平行的位置可以改变。同时，并联电纳值可以任意调节，使任何损失的负载可以被分 配。然而，在实际工程中，微波传输系统是很难实现移动，并行传输线在结构的主线上。 2并行双向分配 并行双向配置，平行于相对位置固定在传输线的节点上的两个传输线，并且通过调整并联电 纳值实现匹配。然而，平行双调谐器的两个平行的变量纳之间的相对位置是固定的，这样的 结构决定了任何有损调谐器不能调整负荷匹配，从而出现了 “死亡区域”。 3并行第三极分配 有问题的“死区”的存在于平行双配置。为了克服它，另一个并联电纳可以被添加，这是任 意配置。仅仅这三个中两者的参与实际的进程，而另外一个是用来解决的 “死区”问题的。 4λ/4 阻抗调谐 λ/4 阻抗调谐器用于