科目：简明微波
授课老师：李磊
学院：电子工程学院
专业：电子信息工程
学生姓名：张娜02111288
曲雅珍02111289
宿建卓02111290
阻抗匹配与史密斯(Smith)圆图
摘要：本文利用史密斯圆图作为RF阻抗匹配的方法。文中给出了MAX2472
工作在900MHz时匹配网络的作图范例。事实证明，史密斯圆图仍然是确定传输线阻抗的基本工作。
自封袋设备关键词：史密斯圆图；RF阻抗匹配；MAX2472
Impedance Matching and Smith Chart
Abstract:This method as the RF impedance matching using Smith chart.In this paper the drawing examples of MAX2472matching network at900MHz.In fact, Smith chart is to determine the basic work of the transmission line impedance.一次性纸碗
Keywords:Smith chart;RF impedance matching;MAX2472
在处理RF系统的实际应用问题时，总会遇到一些非常困难的工作，对各部分级联电路的不同阻抗进行匹配就是其中之一。一般情况下，需要进行匹配的电路包括天线与低噪声放大器(LNA)之间的匹配、功率放大器输出(RFOUT)与天线之间的匹配、LNA/VCO输出与混频器输入之间的匹配。匹配的目的是为了保证信号或能量有效地从“信号源”传送到“负载”。
在高频端，寄生元件(比如连线上的电感、板层之间的电容和导体的电阻)对匹配网络具有明显的、不可预知的影响。频率在数十兆赫兹以上时，理论计算和仿真已经远远不能满足要求，为了得到适当的最终结果，还必须考虑在实验室中进行RF测试、并进行适当调谐。需要用计算值确定电路的结构类型 和相应的目标元件值。
1、RF阻抗匹配。
史密斯圆图最大的用处是进行阻抗匹配。如下所示，两端(通常是信号源和负载)阻抗是固定的。我们可以利用史密斯圆图在两者之间插入一个设计好的网络以达到合适的阻抗匹配。
通过在史密斯圆图上不断增加串联和并联元件，得到我们想要的阻抗。从图形上看，就是到一条途径来连接史密斯圆图上的点。
我们的目标是在60MHz工作频率下匹配源阻抗(Z
S )和负载阻抗(z
L
)。网络结
构已经确定为低通，L型(也可以把问题看作是如何使负载转变成数值等于Z
钛靶材S
的
阻抗，即Z
海水防腐涂料S
复共轭)。
要做的第一件事是将各阻抗值归一化。如果没有给出特性阻抗，选择一个与
负载/信号源的数值在同一量级的阻抗值。假设Z
为50Ω。于是
z
S =0.5-j0.3,z*
S
=0.5+j0.3,Z
L
=2-j0.5。
下一步，在图上标出这两个点，A代表z
L
，D代表z*
S，
然后判别与负载连接
的第一个元件(并联电容)，先把z
短址转化为导纳，得到点A'。
L
确定连接电容C后下一个点出现在圆弧上的位置。由于不知道C的值，所以我们不知道具体的位置，然而我们确实知道移动的方向。并联的电容应该在导纳圆图上沿顺时针方向移动、直到到对应的数值，得到点B(导纳)。下一个元件是串联元件，所以必需把B转换到阻抗平面上去，得到B'。B'必需和D位于同一个电阻圆上。从图形上看，从A'到D只有一条路径，但是如果要经过中间的B 点(也就是B')，就需要经过多次的尝试和检验。在到点B和B'后，我们就能够测量A'到B和B'到D的弧长，前者就是C的归一化电纳值，后者为L的归一
=0.0156S。因为ωC=B，所以化电抗值。A'到B的弧长为b=0.78，则B=0.78×Y
C=B/ω=B/(2πf)=0.0156/[2π(60×106)]=41.4pF。B到D的弧长为×=1.2，于是X=1.2×Z
=60Ω。由ωL=X，得L=X/ω=X/(2πf)=60/[2π(60×106)]=159nH。
高效除雾器2、史密斯圆图做MAX2472的输出匹配电路。
史密斯圆图做MAX2472的输出匹配电路，匹配于50Ω负载阻抗(z
)，工作频
L
率为900MHz。该网络采用与MAX2472数据资料相同的配置结构，上图给出了匹配网络，包括一个并联电感和串联电容，以下给出了匹配网络元件值的查过程。
首先将S
22散射参数转换成等效的归一化源阻抗。MAX2472的Z
为50Ω，
S
22=0.81/-29.4°转换成z
S
=1.4-j3.2,z
L
=1和z
L
*=1。
下一步，在圆图上定位两个点，z
S
标记为A，z
L
*标记为D。因为与信号源连
接的是第一个元件是并联电感，将源阻抗转换成导纳，得到点A’。
确定连接电感L
MATCH 后下一个点所在的圆弧，由于不知道L
MATCH
的数值，因此不
能确定圆弧终止的位置。但是，我们了解连接L
MATCH
并将其转换成阻抗后，源阻抗应该位于r=1的圆周上。由此，串联电容后得到的阻抗应该为z=1+j0。以
原点为中心，在r=1的圆上旋转180°，反射系数圆和等电纳圆的交点结合A’点可以得到B(导纳)。B点对应的阻抗为B’点。
到B和B'后，可以测量圆弧A'B以及圆弧B'D的长度，第一个测量值可以
得到L
MATCH 。电纳的归一化值，第二个测量值得到C
MATCH
电抗的归一化值。圆弧A'B
的测量值为b=-0.575，B=-0.575×Y0=0.0115S。因为1/ωL=B，则LMATCH=1/B ω=1/(B2πf)=1/(0.01156×2×π×900×106)=15.38nH，近似为15nH。圆弧B'D
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