ADS使用Smith圆图进行阻抗匹配

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”。

阻抗匹配(impedance matching) 信号源内阻与所接传输线的特性阻抗大小相等且相位相同,或传输线的特性阻抗与所接负载阻抗的大小相等且相位相同,分别称为传输线的输入端或输出端处于阻抗匹配状态,简称为阻抗匹配。否则,便称为阻抗失配。有时也直接叫做匹配或失配。阻抗匹配的目的就是实现功率的最大传输。

匹配过程的Q值设置要点:

Q值越大 带宽就越小,反之就越大。

       加入等Q 值圆可以有效的避免带宽问题。Q值越小,越容易实现宽带匹配。

ADS使用 Smith匹配过程(输入匹配)

设匹配要求:

                       输入端口阻抗:Zs = 12 + j*25欧

                     源端口:Z = 50欧

                      工作频率:2.4GHz

第一步:

建立原理图,在“Simulation-S_ Param”面板中选取SP控件、Zin 控件件和端口Term放人原理图中,在面板中选取“Smith Chart Matching”加入原理图中,用导线连接,如图所示。

第二步:

双击SP控件输入扫描参数,双击端口Term2输入Zs的共轭:12 + j*25欧,下图是已经设置好的。

第三步:打开Smith圆图工具

选中Smith控件,执行菜单命令[Tools] -→[ Smith Chart... ],如图。

第四步:设置参数,匹配

依次设置频率为2.4GHz,选中归一化“Normalize”选项,并将ZS*设为.源端口阻抗50欧,ZL设为输入阻抗12+j*25 欧

第五步:开始匹配

设置好上述参数后,在Smith圆图中选中负载点,从负载开始匹配。然后在从左边的元件选择合适的元件进行匹配,比如我的匹配结果。

匹配的过程可以手动选择合适的元件进行匹配,也可以点击 Auto 2-Element Match进行自动匹配。下面是自动匹配的结果。

匹配完成后点击下方的Build ADS Circuit按钮生成原理图元件。

匹配的结果
生成的元件

第六步:仿真

在原理图,快捷键F7启动仿真。在仿真结果界面插入图表,查看匹配结果。

                   

仿真结果:

可以看到,在2.4G  时反射系数最小,说明匹配结果良好。

 

ADS使用 Smith匹配过程(输出匹配)

设匹配要求:

                       输出端口阻抗:Zout = 12 + j*25欧

                      负载:Z = 50欧

                      工作频率:2.4GHz

输出匹配的过程与输入匹配的过类似,有两个地方不一样。

第一个:

原理图的端口1为输出端口阻抗Zout ,端口二为负载阻抗Z。

第二个:在 第四步时,ZS*设为Zout 的共轭阻抗,即ZS* = 12 - j*25,

                                                                                    ZL = 50

自动匹配的结果及仿真

自动匹配的电路
输出阻抗自动匹配的匹配结果

 

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转载自blog.csdn.net/qq_40893012/article/details/106808235