射频电路设计匹配和偏置电路.ppt

第4章 匹配和偏置电路 匹配电路的概念 目的： 获得最大功率传输 获得最小系统噪声 获得最佳频率响应 获得最大功率容量等多种标准 应用： 低噪声放大电路 宽频带放大电路 功率放大电路等射频电路中 集总参数L形匹配电路 Smith圆图匹配的方法 目的 从负载点出发向匹配点移动； 规则 沿着Z-Y Smith圆图中的等电阻圆或等电导圆移动； 每一次移动都对应一个电抗器件； 串联 v.s. 并联 沿着等电阻圆移动对应一个串联电路 沿着等电导圆移动对应一个并联电路； 方向 向上移动对应于电感器件 向下移动对应于电容器件 在短路点和开路点附近的区域是例外 串并联电感电容后复负载阻抗的变化 例8.2 图解法设计步骤 结果：获得4种不同路径的匹配网络 在1GHz的频率下，设计一个两元件L形匹配电路把负载ZL=10+j10?的负载匹配到特征阻抗为Z0=50?的传输线。 匹配禁区和频率响应 确定匹配禁区的过程 确定匹配禁区的过程 L形匹配电路在Smith图上的匹配禁区 L形匹配电路在Smith图上的匹配禁区 L形匹配电路在Smith图上的匹配禁区 L形匹配电路在Smith图上的匹配禁区 L形匹配电路在Smith图上的匹配禁区 L形匹配电路在Smith图上的匹配禁区 L形匹配电路在Smith图上的匹配禁区 节点品质因数 例8.4 例8.4 T形和?形匹配电路 例8.5 T形匹配电路 例8.6 ?形匹配电路 分布式匹配电路 集总参数元件的寄生参数效应 集总参数元件采用标准值的设计 当波长接近典型器件的尺寸时，使用分布参数元件代替集总参数元件进行匹配电路的设计 一种流行的匹配电路原型 微带传输线上并联电容，实现阻抗变换 采用相同特征阻抗的微带线，可以简化匹配电路设计的复杂性 结构非常实用，较小的尺寸，可调节 使用混合元件设计工作在1.5GHz频率下的匹配电路，要求将负载ZL=30+j10?变换到输入阻抗Zin=60+j80?。要求匹配电路适用两段特征阻抗为50?的传输线和一个集总参数的电容。 单分支匹配电路 设计一个单分支匹配电路将负载ZL=15+j10?的阻抗转换到Zin=50?的输入阻抗。要求使用特征阻抗为50?的传输线，并且并联分支为终端开路的传输线。 双分支匹配电路 放大器的几种工作状态 偏置网络 有源偏置网络 FET的偏置网络 使用双分支匹配电路可以把任意有耗负载ZL（阻抗实数部分不为零）匹配到输入阻抗Zin。 * 分立元件的8种电路结构 Shunt Elements Series Elements Y-Smith Chart Z-Smith Chart Series inductor Series capacitor Shunt capacitor Shunt inductor 步骤一： 计算源阻抗和负载阻抗的归一化值。 步骤二： 在圆图上找出源阻抗点,画出过该点的等电阻 圆和等电导圆。 步骤三： 在圆图上找出负载阻抗的共轭点,画出过该点 的等电阻圆和等电导圆。 步骤四： 找出步骤二、 三所画圆的交点,交点的个数就 是可能的匹配电路拓扑个数。  步骤五： 分别把源阻抗、 负载阻抗沿相应的等反射系 数圆移到步骤四的同一交点。两次移动的电 抗（纳）或电纳（抗）变化就是所求电感或 电容的电抗或电纳。 步骤六： 由工作频率计算出电感电容的实际值。 例题 8.3 设计L形匹配网络——Smith图解法 r=1 r=0.5 g=0.1 g=0.8 并电容后阻抗的变化范围 再串电感后阻抗ZMS的范围 取共轭后得到可匹配ZL的范围 该匹配电路的匹配禁区 * * * 在Z-SMITH圖上沿著等電阻圓走，往上半圓代表串聯電感，往下半圓代表串聯電容。同樣的，在Y-SMITH圖上沿著等電阻圓走，往上半圓代表並聯電感，往下半圓代表並聯電容。