/
13066963301

技术应用

Technology application
技术应用
首页 -技术应用 -技术交流 -射频电路阻抗匹配基础知识概述

射频电路阻抗匹配基础知识概述

发布时间:2024-05-20作者来源:hahabet甄选浏览:60

对于射频工程师而言,阻抗匹配不仅是基础,更是确保电路性能的关键。虽然其背后的物理原理相对简单,但在实际应用中,正确地实现阻抗匹配可能会遇到诸多挑战。本文旨在通过简化复杂的理论,为你提供一个易于理解的射频电路阻抗匹配基础知识的概览,帮助你在实验室中更加自信地面对各种射频匹配任务。在本讨论中,我们暂时不涉及传输线理论,并假设射频路径的长度相对于工作频率下的波长来说是极其微小的。



图片
2 端口电路中的输入和输出阻抗


大多数射频电路,如放大器、变压器、隔离器、耦合器、双工器、双工器、衰减器、滤波器等都有2个端口,输入端口和输出端口,每个端口都有自己的阻抗。

输入和输出端口都需要连接到某些外部网络,因此,阻抗匹配以获得最佳功率传输对于射频设计是必不可少的。

了解一些基本参数:

  • Z  (阻抗,复数,以欧姆为单位)

  • Zin=Rin+jXin ,输入阻抗

  • Zout=Rout+jXout , 输出阻抗

  • Zs=Rs+jXs , 源阻抗

  • ZL=RL+jXL , 负载阻抗

为了获得从源到负载的最佳功率传输,源阻抗必须等于负载阻抗的复共轭:

Rs+jXs=RLjXL , so  Rs=RL  and  Xs=−XL

图片
电源与负载之间的最佳功率匹配

  • Z0=R0 特性阻抗,通常是真实的工业标准化值,例如50Ω(对于射频/微波)和75Ω(对于电缆)等。除非另有说明,Z0=50Ω默认 在[敏感词]提到的所有电路中。


通过阻抗匹配获得最大功率输出

输入和输出端口的阻抗需要匹配,才能在输出端口获得最大功率。

阻抗匹配完成后,从源和负载看到的阻抗均为 50Ω。

图片
输入输出阻抗匹配

使用集总元件进行阻抗匹配

我们将只关注使用集总元件的阻抗匹配,因为这是射频电路设计中[敏感词]的方法。

我们只会使用无损无源元件、电感和电容作为匹配元件。

有许多不同的无源元件组合可以匹配非 50Ω 阻抗,答案取决于你完成工作的便捷程度。

我们先从Zin开始

图片

2 端口电路中的输入和输出阻抗


出于简单和方便的原因,我们归一化 Zin  到  zin  ,所以  zin=Zin/50

图片

在某些情况下,在应用匹配过程之前最好将阻抗转换为导纳。

图片

根据r、g、x和b的值,我们可以将阻抗大致分为4种不同类型:

  • 类型 #1:r ≥ 1,x 任意值。

  • 类型#2:g ≥ 1,b 任意值。

  • 类型 #3:r < 1、g < 1、x > 0 或 b < 0。

  • 类型 #4:r < 1、g < 1、x < 0 或 b > 0。

理论上,如果不考虑我们能够获得的有限元件值及其容差,仅使用 2 个集总元件(电感器和电容器)即可将所有这 4 种阻抗完美匹配到 50Ω。


在史密斯圆图中找到所有类型的阻抗

每种类型的阻抗都可以方便且唯一地位于 史密斯圆图中,如下所示。

 

  • Type#1:r>1,x 任意值。

图片
史密斯圆图中类型 #1 阻抗位置

 

  • 输入 #2:g>1,b 任意值。

图片
史密斯圆图中类型 #2 阻抗位置

 

  • 类型 #3:r<1、g<1、x>0 或 b<0。

图片
史密斯圆图中类型 #3 阻抗位置

 

  • 类型 #4:r<1、g<1、x<0 或 b>0。

图片
史密斯圆图中类型 #4 阻抗位置

 

图片
史密斯圆图中四种阻抗


免责声明:本文采摘自射频电路信号链,本文仅代表作者个人观点,不代表hahabet甄选及行业观点,只为转载与分享,支持保护知识产权,转载请注明原出处及作者,如有侵权请联系我们删除。

友情链接: 站点地图 hahabet甄选官网 网站地图
河南膏药贴牌 | 河南膏药贴牌 | 污水处理化学药剂 | Node.insertBefore(hm, s); })(); 河南膏药贴牌 | 河南膏药贴牌 | 污水处理化学药剂 |