阻抗匹配ADS设计

燕山大学课程设计说明书题目：80Mhz分立LC阻抗匹配网络的设计学院（系）：理学院年级专业：11级电子信息科学与技术学号： 学生姓名： 指导教师：杜会静徐天赋教师职称： 副教授副教授

燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：理学院 基层教学单位：电子信息科学与技术学号110108040056学生姓名赵昆专业（班级）微波技术设计题目80Mhz分立LC阻抗匹配网络的设计设计技术参数分立LC阻抗匹配网络的设计：频率为80MHz；负载阻抗：100-j*25Ohm；信号源阻抗：75-j*25Ohm；设计要求了解ADS软件的使用方法；了解阻抗匹配的基本原理；工作量1.2天时间选定课题并查阅相关资料；2.2天时间设成骤；3.2天时间完成课题的设计4.2天时间整理数据，完成分析及报告书。工作计划选定课程工艺设计题目并查阅相关资料；设计实验步骤；完成实验设计；整理资料完成实验报告。参考资料.ReinholdLudwing,射频电路设计一理论与应用，电子工业出版社，2003.刘长军，射频通信电路设计，科学技术出版社，2010市川裕一，高频电路设计与制作，科学技术出版社，2011.徐兴福，ADS2008射频电路设计与仿真实例，电子工业出版社，2009.黄玉兰，ADS射频电路设计基础与典型应用，人民邮电出版社，2010指导教师签字基层教学单位主任签字说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份

燕山大学课程设计评审意见表80Mhz分立LC阻抗匹配网络的设计摘要：在射频电路设计中，阻抗匹配是很重要的一环。阻抗匹配的目的就是使负载阻抗与源阻抗共轭匹配，从而获得最大的功率传输，并使馈线上功率损耗最小。实现以上匹配的通常做法是在源和负载之间插入一个无源网络，这种网络通常被称为匹配网络。实现匹配网络时，Simth圆图是应用最广泛的匹配电路设计工具之一，它直观的描述了匹配设计的全过程。在频率不是很高的应用场合，可以使用分立电感电容器件进行不同阻抗之间的匹配。如果频率不高，分立器件的寄生参数对整体性能的影响可以忽略。关键词:射频分立LC阻抗匹配 匹配网络AbstractTheimpedancematchingisimportantoneannulusinrfcircuitdesign.Thepurposeofimpedancematchingistomaketheloadimpedanceandtheconjugatesourceimpedancematching,soastoachievemaximumpowertransfer,andminimizethepowerlossonthefeeder.Achievetheabovethecommonwayofmatchingisinsertedbetweenthesourceandloadapassivenetwork,thisnetworkisoftenreferredtoasmatchingnetwork.Toachievethematchingnetwork,theSimthchartisappliedtooneofthemostwidelyusedmatchingcircuitdesigntools,itsintuitivedescriptionofthewholeprocessofmatchingdesign.Inisnotveryhighfrequencyapplications,youcanusethediscreteinductancecapacitorbetweendifferentimpedancematching.Ifthefrequencyisnothigh,discretedeviceparasiticparametersinfluenceontheoverallperformancecanbeignored.Keywords：RFdiscreteimpedancematchingnetworkofLC一、 引言：分立LC阻抗匹配的概念是射频电路设计中最为基本的概念之一，贯穿射频电路设计始终。阻抗匹配就意味着源传递给负载最大的RF功率，换句话说就是要实现最大的功率传输，必须使负载阻抗与源阻抗相匹配。然而，他们的功能并不仅限于实现理想功率传输而在源和负载之间进行阻抗匹配。事实上，许多实际的匹配网络并不是仅仅为了减小功率损耗而设计的，他们还具有其他功能，如减小噪声干扰、提高功率容量和提高频率响应的线性度等。通常认为，匹配网络的用途就是实现阻抗变换，就是将给定的阻抗值变换成其他更合适的阻抗值。匹配电路的种类和构成方法多种多样，这次主要采用采用LC分立元器件集总参数元器件网络，这种网络容易分析，并且可以在1GHZ频段的低端及更低的频段使用。这次课程设计利用ADS进行匹配电路设计的主要内容是利用无源匹配网络进行阻抗变换，达到功率最大传输，重点是确保在源和负载之间形成最小反射。二、 基本原理：在频率不是很高的应用场合，可以使用分立电感电容器件进行不同阻抗之间的匹配。如果频率不高，分立器件的寄生参数对整体性能的影响可以忽略。三、 设计要求：80Mhz分立LC阻抗匹配网络的设计，把阻抗Z,=100-j*25ohm的负载匹配到75-j*25Ohm的信号源，中心频率为80MHz。四、 仿真过程：(1)新建ADS工程，新建原理图，如图1所示在原理图中可以看到端口和S-parameters的控件已经添加好了，如图2所示

.Term...Term..r.m2.Num=2Z=50OhmTenn.Terml.Num=1Z=50Ohm■S-PARAMETlrRS'Sj_Paam SF1. . St3rt=1.QGHi .. S1op=1DOGHz8fep=0.1GHz. DIaplayTQrTiplalfi- di.apH?mp1 ran_-Q-i_Qd_dS_Smi1h~图2(2)双击Term端口，弹出设计对话框，分别把Terml设置成75-j*25Ohm,Term2设置成Z=100-j*25ohm。这里，Terml作为源，Term2作为负载。如图3所示

TermTerm1Num-1''TermTerm1Num-1'''Z=(7^j*25)OhmTermT&rm2Num-2.Z=1O(]-j*25-S-PARAME7ERSSP1*■■Starts1.0GHz'StDp=1C.OGHz• Step>=D.1GHz I〈W| □isplayTemplat&disptempl ,,S_Pararn s._Quad_dB_SiTiitli" 图3在元器件面板列表中选择“SmithChartMatching”，单击忑'图标，在原理图中添加“DA_SmithChartMatching”控件，使用时需要考虑方向，如图4所示DA_SmithChartMatctpipei'DASmiithChart-MatcM■■因为工作频率是80MHz，所以在S-PARAMETERS控件里设置从30〜130MHz,步长为1MHz。如图5所示

TtRS1口ramSP1,‘gtarf=3DMl-L'Stop=-13QMl-fc3tep=1MHzi•Term佶mlNum=l.Z-(75d*25)OhmTerm佶mlNum=l.Z-(75d*25)OhmS3m_smitncnartMhcri_iTititiedig_sniitncnartMatcm-••TermTenn2''Num±2■■Z=1004^25■DsplayTernpIctedisptempl ■'S_P-arams_QLi3d_clB_Smith图5(4)双击DA-SmithChartMatch控件，设置控件的相关参数，如图6所示图6图6设置Fp=80MHz，SourceType=ComplexImpedance，SourceEnable=True，源阻抗Z=75-j*25Ohm，SourceImpType=SourceImpedance，LoadType=ComplexImpedance，负载阻抗Z广100-j*25ohm;其它参数用默认值。(5)在原理图设计窗口中，执行菜单命令【Tool】一【SmithChart】，弹出“SmartComponentSync”对话框，选择“UpdateSmartComponentfromsmithchartUtility”选项，单击【OK】按钮，弹出“SmithChartUtility”对话框，如图7所示II图7(6)在上图中，设置Freq和Z0，这里要设置为Freq=0.08GHz，Z0=50Ohm。单击【DefineSource/LoadNetworkTerminations］按钮，弹出“NetworkTerminations5对话框，如图8所示，在这里设置源和负载的阻抗。SKNTinatiqnsEnsbL■-Sciu~cb1be-hixth.!ian |疽I I_axdT»x-nina.iionCanpLbhLnp«dsnesCanpLbhLnp«dsnesZ=C?E-j+EE^□tm ■L=z□nK ▼c二pF ■Fila=ZSoui'aa.wijSCL17^3口*utcbImpftduiccs Lo«.d匚orriplbxImp■dMJic-HZ=Uao-jxzs；Ohm *L=1KK ―C=1PF —FlIs=supsa.u—ZiLtQb-iii-QtasInputZmpQd^iXiaa 口Lzitcirprat奇OutputImpAdwcGInfoS■!■e1i"Ena/bl—"far«3,Lh.ax-1-e-e.eLarSaux-c■*L・rEixi・*Li口nwiLIu.1bthaimp»d.uc«■■1xlthisdi-alotajLd mAXP-LalQntryot oa.dcritltjSm-th.Cliut.Eh建sarload1oakah.eakho«onthtmainwindowwi11ftlsobeset.The^NetworkKtspartst¥ineludetroidbirideffectsdietotheterniTtttinctworkOK

OK（7）在上图中，需要把“EnableSourceTermination^和“EnableLoadTermination”的选项勾上，它们是为了配合图6的“SmithChartMatchingNetwork”对话框的“SourceEnable=True”和“LoadEnable=True”，这样在图6中设置的源和负载阻抗直接导入“NetworkTermination5对话框。设置完成后依次单击【Apply】和【OK】按钮，可以看到源（小圆标记）和负载（方形标记）阻抗点都显现在Smith原图上了，如图9所示。图9（8）采用LC分立器件匹配过程如图10所示。先并联一个电容，在串联一个电感，可以求出电感和电容的值

(9)单击【BuildADSCircuit】按钮，即可生成相应的电路。单击W图标可以查看匹配电路，如图11所示。O-■PortO-■Port■•P1•.NuitifIL1 L=146一046981nHR=1e-12Oirri=ort-P2-.Num=2C=7.4&46S4pF图11(10)按【F7】进行仿真，结果如图12所示。irei(3O.COWHzfc13fljHHz!hpurtRefeDtai-CtefFCEnit-0.454)时4).05.-Old4)25■0.154)20-4).35--0.4^fe=q,MHzOilpurtRsfeDfcfi]CcsncerttGO Ji O1 Cl "MC3E* m* ■*a o a a uddu 二2 3irei(3O.COWHzfc13fljHHz!hpurtRefeDtai-CtefFCEnit-0.454)时4).05.-Old4)25■0.154)20-4).35--0.4^fe=q,MHzOilpurtRsfeDfcfi]CcsncerttGO Ji O1 Cl "MC3E* m* ■*a o a a uddu 二2 3eaaaRsuerseiransmissBni.cBO.OOlD.DO-D.05-D.10-D^O3 4 5 D 7 C3 O!= o >=i a d d aD = kJ 3Q a Q QRsraardlTrinsniEsioni,cB2C25.M.35-D-D-D-DRcisifreq(30削M电u130JHHzj五、 设计心得1.在设计射频电路匹配网络时，主要考虑以下四个方面的要求：（1） 简单性：选择通过简单