超越史密斯圆图讲述.pptx

超越史密斯圆图 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 姓名：高思梦 学号：3115390015 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 背景介绍 变压器阻抗匹配 匹配圆图的由来 图形工具 匹配例子 电感相等化 导纳匹配 用史密斯圆图检验匹配 实际变压器验证 目 录 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 背景介绍 与非集成射频电路的相比，变压器（由耦合电感构成）在以CMOS为基础的射频集成电路中发挥关键作用，当涉及到阻抗匹配和CMOS射频中的级联模块和毫米波集成电路块时，它成为优先的选择。 与较传统的L-C阻抗匹配（L-网络，Л-网络，等）使用Smith圆图实现相反，不存在类似的方法用变压器进行精确的阻抗共轭匹配。常用的匹配方法是添加额外的并联和串联电容与变压器的剩余电感谐振。以我们现在的知识，在知道集总电感和电容或传输线的情况下，还不能直接确定对于给定负载和电源阻抗的精确共轭匹配所需的变压器的大小和绕阻的比例。 Eli Bloch和Eran Socher提出并论证一种用在变压器的共轭阻抗匹配的通用的图形化工具（列线图）。该工具不仅提供了直接确定变压器的参数的方法，也给设计者提供了参数的权衡和选择，如变压器的大小，匹配带宽，以及各种绕阻比，从而轻松地完成设计，并选择一个优化的方案。 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 变压器阻抗匹配 在这项工作中开发的图形化工具，是基于一个非理想变压器(图1(a))的一级变压器近似，由两个理想电感代替（这个假设的证明在后面）L1，L2通过共同的磁耦合系数K进行耦合。一个等效的方案(图1(b))包括两个理想的漏电感（1-k2）L1, K2L1 ，和一个理想的N：1变压器， 。 变压器作为两阶段之间的匹配网络，L1和L2的值由电源和负载之间产生共轭匹配决定。 为了推导过程的方便，使用下列符号： （1） （2） 利用（1）和（2）得到如图2所示的等效电路，电感值变为αL和L。整体变压器的特征值K的范围在0.7~0.8， α在1~0.5。Zs为电源阻抗，ZL为负载阻抗。ZL=RL-jQLRL, ZS=RS-jQSRS,，RL,RS0。 图1（a）一阶变压器模型，磁耦合系数-1k1。(b)具有理想N:1变压器的等效电路。 图2 改良的变压器，包含阻抗节点标记。 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 变压器阻抗匹配 用变压器的目的是与阻抗共轭匹配，使得电源阻抗为ZS时，变压器阻抗为ZS*。用ZS*来表示Zi，ZL来表示Yi，同时等式Zi=1/ Yi随着L的二次等式变化，变为它的归一化值 （见后面）。 这个结果的意义是对每组电源和负载阻抗我们可以通过（3）解出并找到由L定义的所需变压器参数。 然而，我们想提供一个图像工具，能够足够普遍的，与频率，电源、负载阻值等参数无关的解决匹配问题。规定 和 为两个线圈的交叉（十字）品质因数。由（3）可计算出： 这个结果表示现在发现了两个线圈电感系数的标准值（QXL1和QXL2）。具体计算细节在后面。 匹配圆图由来 理想N：1变压器中负载阻抗乘以N2，保留它的品质因数，如（S1）。转换为导纳为（S2）。 为满足阻抗匹配，应使Zi=1/Yi,用 表示Zi，Y2表示Y1： （S2)中的Y2带入（S3）中，使实部虚部分别相等： 将（S4）中的G2带入（S5）中，两边同乘以RS2： 将 代入（S6），解出 ： （S7）表示 只与电源和负载的品质因数，磁耦合系数K有关。电源和负载的阻抗与之无关。由 可得到： 下一步求L2，由（S2）得