阻抗匹配示例PPT

1、1,射频阻抗匹配 Sun Feng 2015/06/19,2,IEEE频谱分段,射频频率范围：通常是指从VHF到S波段,3,阻抗失配的示例,4,传输线及传输线理论,当信号的波长可于分立电路元件的几何尺寸相比拟时，电压和电流不再保持空间 不变，必须把它们看做传输的波。信号采用传输线理论进行分析。 常用的传输线：双线传输线，同轴线，微带线。,5,特征阻抗,电磁场理论：特征阻抗 在自由空间，向正z方向传播的平面电磁波可写成典型的正弦波的形式：,电场分量和磁场分量的比值即为特征阻抗：,：磁导率,：介电常数,6,特征阻抗,零阶模型：传输线瞬时阻抗,阻抗 = 电压/电流,7,特征阻抗,在这个模型中，每个小

2、电容的大小就是传输线单位长度的电容量与步长的乘积； 电流为每步时间间隔从脚底流出注入到每个电容上的电量：电容乘以其两端的电压； 每步之间的时间间隔，等于单位步长除以信号的速度。电流的求解公式如下：,其中： 表示信号电流； 表示每步的电量； 表示每步的电容； 表示从一个电容跨到另一个电容的时间； 为单位长度的电容量； 表示步长； 表示信号的速度； 表示信号的电压。,传输线的瞬时阻抗为： 其中： 表示材料的介电常数,PCB常用微带线的瞬时阻抗：,8,特征阻抗,一阶模型：特征阻抗,9,特征阻抗,使用基尔霍夫电压定律得出：,使用基尔霍夫电压定律得出：,按照电路特性，求解微分方程，得出特征阻抗,PCB板

3、调整微带线的特征阻抗（调整介质厚度和线宽）。,10,特性阻抗,对于均匀传输线，当信号在上面传播时，在任何一处受到的瞬态阻抗都是相同的。瞬态阻抗即为传输线的特性阻抗，标为： 著名的特性阻抗：,11,阻抗/瞬时阻抗/特征阻抗,不同观测时刻和不同连接线长度的瞬时阻抗 下图为同轴电缆（无损耗），通过欧姆表测量轴心导体和外导体的阻抗。,12,阻抗/瞬时阻抗/特征阻抗,13,反射,如果信号沿互连线传播时所受到的瞬态阻抗发生变化，则一部分信号将被反射，另一部分发生失真并继续传播下去。 阻抗突变处的反射：若第一个区域的瞬态阻抗是 ，第二区域的瞬态阻抗是 ，则反射系数（反射程度）为：,14,反弹图,例：源电压为

4、1V，内阻为10欧，传输线长度1ns，终端开路。,进入传输线的初始电压为：1V50/(10+50)=0.84V。 1ns后，0.84V的电压到达传输线末端，产生0.84V反射信号返回端。终端电压为1.68V； 再经过1ns后，0.84V反射波到达源端，又一次遇到阻抗突变，源端的反射系数为(10-50)/(10+50) = -0.67，这时将有0.84V(-0.67)=-0.56V反射回线远端。线远端开路处将同时测得4个行波：从一次行波中得到20.84=1.68V，从二次反射中得到2(-0.56)=-1.12V，故总电压为0.56V。,15,反弹图,16,源端阻抗匹配,源端串联40欧电阻，源端和

5、终端的电压图,17,阻抗匹配方法,Smith图,等电阻圆，等电抗圆 等电导圆，等电纳圆,阻抗变换方法： 串联：使用阻抗圆 并联：使用安导圆,18,阻抗匹配方法,三元件：T形/ 形匹配,双元件：L形匹配,19,阻抗匹配方法,使用ADS软件进行阻抗匹配,ADS软件简介：ADS电子设计自动化（EDA软件全称为 Advanced Design System，是美国安捷伦（Agilent）公司所生产拥有的电子设计自动化软件；ADS功能十分强大，包含时域电路仿真 (SPICE-like Simulation)、频域电路仿真 (Harmonic Balance、Linear Analysis)、三维电磁仿真 、通信系统仿真(Communication System Simulation)和数字信号处理仿真设（DSP）；支持射频和系统设计工程师开发所有类型的 RF设计，从离散的射频/微波模块到用于通信和航天/国防的集成MMIC，是当今国内各大学和研究所使用最多的微波/射频电路和通信系统仿真软件软件。,20,阻抗匹配实例,拓扑结构,Cadence 信号完整性分析,仿真模型：IBIS模型（Input/Output Buf