射频电路设计技术第五章

1、5.1 射频通信电路中单位的简单说明 5.1.1 功率换算（a）“dBm”是指0 dB时的参照功率为1毫瓦（mW）（b）“dBW”则表示0 dB时的参照功率为1瓦（W）（c） “dBc”，这里“c”是指0 dB的参照量是载波功率。 5.1.2 50 与75 的由来 大多数射频仪器和同轴电缆，都具有50 或75 的特征阻抗。这两个值大多从以下两方面考虑： 1功率处理能力2衰减5.2 集总式匹配网络 在高频领域中，能稳定且正确测量的量是功率。电路的输入功率与输出功率密切相关，此时，可将电路网络作为黑匣子进行处理。 由于高频电路中考虑的是功率的传输能力，因此，重要的是无损耗且能有效地传输功率。 5.

2、2.1 禁止使用电阻取得匹配 所谓“与50 匹配”，是指“从外部看电路A的输入时，为了使阻抗变换为50 ，增加某些电路并进行调整，使其取得匹配”的意思。 若是熟悉高频电路的读者，马上想到的是“串联接入电感L，然后并联接入电容C，使其具有史密斯（Smith）圆图上的50 点” 。 电路与 同轴电缆进行匹配的情形 in20Z050Z 5.2.2 不同的L型匹配网络 匹配电路总是通过串联电容、并联电容、串联电感、并联电感等四种方法的混合使用而实现。 在这里，只对史密斯（Smith）圆图的特性进行简单介绍：（a）在史密斯（Smith）圆图上，串联一个电感，将沿等电阻圆顺时针移动负载；（b）在史密斯（S

3、mith）圆图上，串联一个电容，将沿等电阻圆逆时针移动负载；（c）在史密斯（Smith）圆图上，并联一个电感，将沿等电导圆逆时针移动负载；（d）在史密斯（Smith）圆图上，并联一个电容，将沿等电导圆顺时针移动负载。匹配电路（串联电容和并联电容）匹配电路（串联电容和并联电感） 匹配电路（并联电容和串联电感） 匹配电路（串联50 传输线和串联电感） 5.2.3 应用L型网络匹配复数阻抗 L型网络匹配复数阻抗的原理是：其中一个阻抗的电抗/电纳分量，可被匹配网络吸收掉或者被添加的一个元件谐振掉，这样就匹配了复数阻抗。 共可归纳为两种不同的匹配网络结构：（a）匹配网络的第一个并联电容把FET的并联输出

4、电容合并掉（b） FET的串联输入电容可以被一个串联电感谐振掉 5.2.4 T型网络转换为 型网络 L型网络的主要缺点在于： 电路的品质因子Q完全由源和负载电阻决定，换言之，采用这种匹配方法时，设计者无法控制放大器的带宽。 T型和 型网络通过应用两级匹配方式克服了这一限制。 连接到负载的第一个L型网络由一个串联电抗及其后接一个并联电抗构成，它将负载阻抗转换到选定的中间电阻。 第二个L型网络由并联电抗及其后接一个串联电抗构成，它将中间电阻匹配到源阻抗。两个并联电抗被合并成为单个元件，在任何真实的节点处都存在中间电阻级。5.3 分布式匹配网络 在高频频段，螺旋电感器的分流电容、杂散谐振与分布效应非

5、常严重，这意味着传输线匹配元件优于集总式匹配元件。 这里将介绍分布式元件的三种匹配方法： 单个短截线匹配技术； 1/4波长变换器； 短变换器技术。 5.3.1 串联和并联短截线 在无损耗的情况下，开路短截线的输入导纳由下式给出： 短路短截线的输入导纳表达式则为： 设计中使用史密斯（Smith）圆图很重要，因为短截线长度和位置的不同组合可实现同一匹配。 ocin0jtanYYlscin0jcotYYl 5.3.2 1/4波长变换器 1/4波长变换器的方法是，使用一条特征阻抗 ，1/4波长（90）的传输线，能够将一个负载电阻R变换到Z0。 晶体管的阻抗很少是一个纯电阻，所以首先必须用一个电抗元件去

6、谐振掉晶体管阻抗中的虚部，通过使用一个串联或并联的电感或电容，有时还可以用一条传输短截线也能够达到这一目的。 ToZZR5.3.3 短阻抗变换器 通过选择变换器的特征阻抗ZT及其电长度，短阻抗变换器能够直接将负载阻抗 匹配到Z0。jRX20T00X ZZZ RZR1T00()tanZZRXZ5.4 微带线阻抗变换器与阻抗匹配网络 微波阻抗变换器与阻抗匹配网络是微波电子电路的重要组成部分，任何一个微波器件，要想在良好的状态下工作，没有阻抗变换器与阻抗匹配网络基本上是难以实现的。 设计阻抗匹配网络的方法很多，主要有两种方式： 通过阻抗与导纳圆图设计微带线阻抗（可进一步决定线宽）及串、并的连线长度；

7、 采用网络综合法。集总二元件匹配网络 集总-分布参数混合匹配网络 5.4.1 1/4波长阻抗变换器 1/4波长阻抗变换器有以下三种情况：（1）1/4波长阻抗变换器 （2） 1/4波长阻抗变换器变形I （3） 1/4波长阻抗变换器变形II 5.4.2 1/4波长阶梯型阻抗变换器 1/4波长阶梯型阻抗变换器的优点是结构简单、设计方便。 但是它的频带较窄，为了加宽带宽，常采用多节阶梯型阻抗变换器，每段的长度是中心频率上1/4微带波长 5.4.3 渐变线阻抗变换器 采用连续渐变线来代替不连续阶梯，这样可在避免阶梯不连续性影响的同时实现带宽性能。5.4.4 单株线阻抗变换器 单株线阻抗变换器依靠调整与主传输线相并联（或串联）的终端短路（或开路）支线的长度及在主线上的接入位置（或主传输线长度）来实现预定的阻抗变换。 根据传输线类型与结构的不同，单株线阻抗变换器有多种实现方式，对于微带类型的微波电路，经常采用“形”或“反形”结构。 形阻抗变换器 反形阻