匹配电路仿真与设计

匹配电路仿真与设计第1页/共53页一、基本阻抗匹配理论当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。第2页/共53页广义阻抗匹配：阻抗匹配概念可以推广到交流电路。,当负载阻抗ZL与信号源阻抗Zs共轭时,即ZL=Z*s,能够实现功率的最大传输,称作共轭匹配或广义阻抗匹配。如果负载阻抗不满足共轭匹配条件,就要在负载和信号源之间加一个阻抗变换网络N,将负载阻抗变换为信号源阻抗的共轭,实现阻抗匹配。第3页/共53页例1：分立器件LC匹配网络设计设计目标：设计L型阻抗匹配网络，使Zs=（25-j*15）Ohm信号源与ZL=（100-j*25）Ohm的负载匹配，频率为50MHz第4页/共53页第5页/共53页（1）打开ADS第6页/共53页（2）新建工程文件第7页/共53页（3）设置Name和Lengthunit，然后单击“OK”（4）选“Nohelpneeded”，然后单击“finish”第8页/共53页菜单栏工具栏元件库列表元件库列表原理图编辑区第9页/共53页（5）在元件面板列表中选择“Simulating-SParam”第10页/共53页第11页/共53页（6）单击“”和“”，在原理图中放两个Term和一个S-Parameters控件第12页/共53页（7）双击Term端口，弹出设置对话框，分别把Term1设置成Z=25-j*15Ohm,Term2设置成Z=100-j*25Ohm.第13页/共53页（8）双击S-Parameters控件，弹出设置对话框，分别把Start设置成1MHz,Stop设置成100MHz，Step-size设置成1MHz.第14页/共53页第15页/共53页（9）在元件面板列表中选择“SmithChartMatching”第16页/共53页（10）单击“”，在原理图中添加“DA_SmithChartMatching”控件第17页/共53页（11）双击DA_SmithChartMatch控件，设置控件相关参数如下：第18页/共53页（12）单击工具栏“”和“”，放置Term地和连接元件。第19页/共53页（13）在原理图设计窗口，执行菜单命令tools->SmithChart,弹出“SmartComponent”对话框。第20页/共53页（14）选择“UpdateSmartComponentfromSmithChartUtility”，单击“OK”。第21页/共53页（15）设置Freq=0.05GHz，Z0=50Ohm。单击“DefineSource/loadNetworkterminations”按钮。第22页/共53页（16）弹出“NewtworkTerminations”对话框，设置源和负载阻抗如下图所示，然后依次单击“Apply”和“OK”。第23页/共53页（16）源（小圆标记）和负载（方形标记）在Smith圆图上如下图所示。第24页/共53页（17）采用LC分立器件匹配过程如下图所示。第25页/共53页（18）单击“BuildADSCircuit”按钮，即可生成相应的电路。第26页/共53页（19）选中DA_SmithChartMatch控件，单击“”图标，可以查看匹配电路第27页/共53页（20）单击“”图标，可以返回第28页/共53页（21）单击“”图标，进行仿真，仿真完毕显示如下对话框。第29页/共53页（22）单击“”图标，在结果窗口单击，就会出现如下对话框。第30页/共53页（23）选中S11，单击Add，出现如下对话框，选中dB，单击“OK”。第31页/共53页（24）选中S21，单击Add，出现对话框，选中dB，单击“OK”。最后显示如下，再单击“OK”第32页/共53页（24）显示的出S11和S21曲线如下。第33页/共53页设计L型阻抗匹配网络，使Zs=（46-j*124）Ohm信号源与ZL=20+j*100Ohm的负载匹配，频率为2400MHz.练习：第34页/共53页例2：微带单枝短截线线匹配电路的设计设计目标：设计微带单枝短截线匹配网络，使Zs=（55-j*40）Ohm信号源与ZL=（30+j*50）Ohm的负载匹配，频率为1.5GHz第35页/共53页（1）建立工程文件。File->NewProject，弹出Newproject对话框，在路径的末尾输入工程名MLIN_Smatching，然后单击OK。第36页/共53页（3）在原理图元件库列表中选择“PassiveCircuitDG-Matching”。第37页/共53页（4）在原理图中加入元件“MSUB”（微带基片）和元器件“SSMtch”(微带单枝短截线）。第38页/共53页（5）在原理图设计窗口执行命令Insert->Template，打开“InsertTemplate”对话框，选择“S_Params”,在原理图中插入S参数仿真模拟。第39页/共53页（6）双击元器件“MSUB”，设置微带线基本参数。第40页/共53页（7）双击元器件“DA_SSMatch1_MLIN_SMatching”，设置中心频率为1.5GHz，输入阻抗为55+j*40Ohm（与源阻抗Zs=55-j*40Ohm共轭匹配），负载阻抗Zload=30+j*50Ohm。第41页/共53页（8）设置Term1阻抗为与源阻抗Z=55-j*40Ohm共轭匹配，Term2阻抗为Z=30+j*50Ohm，S参数扫频范围为1-2GHz，步长为0.001GHz，连接Term和DA_SSMatch1_MLIN_SMatching。第42页/共53页（9）在原理图设计窗口，执行命令DesignGuide->PassiveCircuit，弹出PassiveCircuit对话框，双击MicrostripControlWindow…,打开PassiveCircuitDesignGuide对话框。第43页/共53页（10）在SmartComponent下拉表中选择“DA_SSMatch1”，在DesignAssistant中单击Design按钮，等待“DesignProgress”为100%后，关闭“PassivecircuitDesignGuide”窗口返回原理图设计窗口。第44页/共53页（11）选中SSMtch控件，单击“”图标，可以查看自动生成的匹配网络的子电路如下图所示第45页/共53页（11）单击Simulation按钮，进行S参数的仿真，仿真完后自动弹出数据显示窗口第46页/共53页（12）数据分析第47页/共53页第48页/共53页第49页/共53页第50页/共53页第51页/共53页设计微带单枝短截线线匹配电路，使MAX2660的输出阻抗Zs=（126-j*45