ADS仿真作业用LC元件设计L型阻抗匹配网络

1、用LC元件设计L型的阻抗匹配网络一设计要求：用分立LC设计一个L型阻抗匹配网络，使阻抗为Z=25-j*15 Ohm的信号源s与阻 抗为Z=100-j*25 Ohm的负载匹配，频率为50Mhz（L节匹配网络）l二 阻抗匹 配的原理用两个电抗元件设计L型的匹配网络，应该是匹配网络设计中最简单的一种，但仅适用于较小的频率和电路尺寸的范围，即L型的匹配网络有其局限性在RF理论中，微波电路和系统的设计（包括天线，雷达等），不管是无源电路还 是有源电路，都必须考虑他们的阻抗匹配（impeda nee matchi ng ）问题。阻抗匹 配网络是设计微波电路和系统时采用最多的电路元件。其根本原因是微波电路传

2、输的是电磁波，不匹配会引起严重的反射，致使严重损耗。所以在设计时，设计 一个好的阻抗匹配网络是非常重要的。阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗 互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态。 对于不同特性的电路，匹配条件 是不一样的。在纯电阻电路中，当负载电阻等于激励源内阻时，则输出功率为最 大，这种工作状态称为匹配，否则称为失配。根据最大功率传输定理，要获得信号源端到负载端的最大传输功率，需要满足信号源阻抗与R iX R iXX X 0,负载阻抗互为共轭的条件，。若电路为纯电阻电路则即llslssr r。而此定理表现在高频电路上，则是表示无反射波，即反射系数为0.即LS值得注意的是， 要得到最佳

3、效率的能量传输并不需要负载匹配，此条件只是避免能量从负载端到 信号源端形成反射的必要条件。当RL=Rs时可获得最大输出功率，此时为阻抗匹 配状态。无论负载电阻大于还是小于信号源内阻，都不可能使负载获得最大功率， 且两个电阻值偏差越大，输出功率越小.阻抗匹配是无线电技术中常见的一种工 作状态，它反映了输人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。 为了使信号和能量有效地传输，必

4、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 人、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。L型匹配网络通常不用于高频电路中，以及如果在窄带射频中选用了 L型匹配网络，也应该注意他的匹配禁区，在这个禁区中，无法在任意负载阻抗中和源阻抗 之间实现预期的匹配，即应选择恰当的 L型匹配网络以避开其匹配禁区。三设计过程1新建ADS工程，新建原理图，在元件面板列表中选择"simulation S-param"在原理图中1放两个Term和一个S-Para

5、meters控件，双击 Term端口，弹岀设置对话框，分别把 Term1设置 成Z=25-j*150hm,Term2设置成Z=100 -j*25Ohm，双击S-Parameters控件，弹岀设置对话框，分 别把 Start 设置成 1MHz,Stop 设置成 100MHz， Step-size 设置成 1MHz。,标，图Smith Chart Matchi ng “"，单击"” 2在元件面板列表中选择"在原理图中添加DA_SmithChartMatching ” 控件。得到3双击DA_SmithChartMatch控件，设置控件相关参数如下，关键的设置有Fp=50

6、MHz，SourceType=Complex Impedanee ， SourceEnable=True,源阻抗 Zg= ( 25-j*15) Ohm，2SourcelmpType=Source Impedanee， LoadType=Complex Impedanee ， LoadEnable=True，负载阻抗Zl=( 100-j*25)Ohm，其它参数采用默认值。然后依次点击“apply ”和“ ok”键。? iHrtlS住 3-*PWiitR57 A S*1wtoowtSb«)AlM4ENun%4,连接电路，如图”对话框。“ 5在原理图设计窗口，执行菜单命令tools->

7、;Smith Chart,弹岀Smart Component"选择 Update SmartComponent from Smith Chart Utility ，单击 OK 31 阖帥itL ur:w二 o士Term*ferm1Num=1Z老 5jT5)Ohm”按钮，Z0=500hm。单击 “ Defin eSource/load Network term in atio ns , 6 设置 Freq=0.05GHz ” Apply 然后依次单击"对话框，将弹岀" Network Terminations ”设置源和负载阻抗如下图所示，” OK和圆图上位置如下图

8、所示。源（小圆标记）和负载（方形标记）在7 Smith 4 ,，得到下图auto 2-element match ” LC8,采用分立器件匹配过程，点击WelTork Ter富应EihaLJ. eSour ch： Temu nai cjiS(1,1)并且要求其显示图标，单击图标,单击11 “ ”返回后原电路,进行仿真，6E<nirc& linp亡d&nt电Uempl 它忑 Iiiipedn'；eZ =L -C 二Pile，得到9首先选择第一种情况，即点击按钮，即可生成相应的电路Build ADS Circuit” “10单击控件，单击图标，可以查看匹配电路选中 D

9、A_SmithChartMatch c 和L的值此时从图上可得到精确的-11 ZA ：UJTfcU - L9i 2L JtCi = tQE fiB pFU = LS-1 75 drtzri亘II)T卜Paltitt也Currer 5<hi?i vA i ?nrnjKtj 1： iRTirmX-rv.-Tk 亍和S(2,1)曲线DA_S:LttiChaut包tchl_unt(Schesatic :7TTTTT_i»J型匹配电路L8-11重复步骤，可以得到另外一种7(1)可得到相应的smith chart(2) 相应的匹配网络电路(3) S11和S21的曲线8:h Chart Ut

10、ilityPile yil View Circles H?lp+ .*PaletteT卜X TfcS-VA-13CoTdFr«)k)ZD 血)Current SchmiLtic005j 50| Normli zeTTTTTjrj ： TDefine Sourcft/Lcad Be twork. Btwerk Ri110Hetwork S>P1结论：和S(1,1)1 :第一种情况，经过仿真之后，从第一种匹配网络得到的型匹配在加入L在频率达到S(2,1)的曲线可以看出，50MHZ的时候，网络之后的电路中，其没有反射，即能被全部传输，达到最 大传输功60MHZS随高于此时简单的率，L型匹配网络达到了很好的 匹配效果。 之后，其效果匹配效果变差。 S(