文档介绍：燕山大学课程设计说明书
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分立LC阻抗匹配
摘要：阻抗匹配的概念是射频电路设计中最为基本的概念，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，必须使负抗匹配的关键是前级的输出阻抗与后级的输人阻抗相等。而输人阻抗与输出阻抗广泛存在于各级电子电路、各类测量仪器及各种电子元器件中。那么什么是输人阻抗和输出阻抗呢？输人阻抗是指电路对着信号源讲的阻抗。如图3所示的放大器，它的输人阻抗就是去掉信号源E及内电阻r时，从AB两端看进去的等效阻抗。其值为Z=UI/I1,即输人电压与输人电流之比。对于信号源来讲，放大器成为其负载。从数值上看，放大器的等效负载值即为输人阻抗值。输人阻抗值的大小，对于不同的电路要求不一样。例如：万用表中电压挡的输人阻抗（称为电压灵敏度）越高，对被测电路的分流就越小，测量误差也就小。而电流挡的输人阻抗越低，对被测电路的分压就越小，因而测量误差也越小。对于功率放大器，当信号源的输出阻抗与放大电路的输人阻抗相等时即称阻抗匹配，这时放大电路就能在输出端获得最大功率。输出阻抗是指电路对着负载讲的阻抗。如图4中，将电路输人端的电源短路，输出端去掉负载后，从输出端CD看进去的等效阻抗称为输出阻抗。如果负载阻抗与输出阻抗不相等，称阻抗不匹配，负载就不能获得最大的功率输出。输出电压U2和输出电流I2之比即称为输出阻抗。输出阻抗的大小视不同的电路有不同的要求。例如：电压源要求输出阻抗要低，而电流源的输出阻抗要高。对于放大电路来讲，输出阻抗的值表示其承担负载的能力。通常输出阻抗小，承担负载的能力就强。如果输出阻抗与负载不能匹配时，可加
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接变压器或网络电路来达到匹配。例如：晶体管放大器与扬声器之间通常接有输出变压器，放大器的输出阻抗与变压器的初级阻抗相匹配，变压器的次级阻抗与扬声器的阻抗相匹配。而变压器通过初次级绕组的匝数比来变换阻抗比。在实际的电子电路中，常会遇到信号源与放大电路或放大电路与负载的阻抗不相等的情况，因而不能把它们直接相连。解决的办法是在它们之间加人一个匹配电路或匹配网络。
图E
右图中R为负载电阻，r为电源E的内阻，E为电压源。由于r的存在，当R很大时，电路接近开路状态；而当R很少时接近短路状态。显然负载在开路及短路状态都不能获得最大功率。
根据式：
二
4工+(Rp)2R
4r+(尺-工)3
从上式可看出，当R=r时式中的式中
分母中的(R-r)的值最小为0此时负载所获取的功率最大。所以，当负载电阻等于电源内阻时，负载将获得最大功率。这就是电子电路阻抗匹配的基本原理。
三、设计过程
(1)新建ADS工程，新建原理图。
在原理图中可以看到端口和S-parameters的空间已经添加好了，如图1所示
Term
Term2
Nuim=2'
Z=5DOhm
Term
Term1
Nuirni=1'
Z=50Ohm
(gjS-FARAMETERS
bParam
SP1
Start=
Stop=
Step=
|盘|DisplayTemplate
disptemp'1
-,S_Params_QuaddBSmith"-
图1新原理图
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双击Term端口，弹出设置对话框，分别把Terml设置成Z=25-j*150hm,Term2设置成Z=100-j*25Ohm。这里，Terml作为源，Term2作为负载。
在元器件面板列表中选择“SmithChartMatching”，单击控件图标，在原理图里添加“DA—SmithChartMatching”控件，使用时需要考虑方向，如图2所示。
图2SmithChartMatch方向
因为工作频率是50MHz,所以在S-PARAMETERS控件里设置从1〜100MHz,步长为1MHz.
(4)双击DA一SmithChartMatching控件，设置控件的相关参数，如图3所示。
窗SmithChartMatchingNetwork:!
E:\ads2009\project_pp\hujiing_firj''+ks'DA—ErTiithChar注tch—imtitled2
InstarLdmN：=ljtie(jiame[■Cetai-op)].)
IiA_SmithCh：±i_tMatchi
FpCR■电al』)麺MHi
SelectP：=Lf：=uriet电r
Fp=5OMHz
Sou『匚巳号戸居二