專利名稱：一種超寬帶阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及射頻電路設(shè)計領(lǐng)域，具體涉及射頻電路中寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)電路的設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，一種具有數(shù)據(jù)傳輸速率高、抗干擾能力強、功耗低等特 點的短距高速無線接入技術(shù)——超寬帶(UWB)技術(shù)得到了人們的廣泛關(guān)注。它解決了困擾 無線技術(shù)多年的有關(guān)傳播方面的重大難題，具有對信道衰落不敏感、發(fā)射信號功率譜密度 低、有低截獲能力、系統(tǒng)復(fù)雜度低、能提供厘米級的定位精度等優(yōu)點，尤其適用于室內(nèi)等密 集多徑場所的高速無線接入和軍事通信應(yīng)用中。與傳統(tǒng)的窄帶射頻電路相比，UffB射頻收發(fā) 系統(tǒng)中，對射頻電路的工作帶寬有一定的限制，一般定義為相對帶寬大于20%，或是絕對帶 寬大于500MHz，因而就不能采用傳統(tǒng)的反饋電路的方式，通過適當犧牲增益等參數(shù)指標來 達到拓展帶寬的目的，然而對于超寬帶射頻電路的設(shè)計，這種設(shè)計方法已經(jīng)無法滿足要求， 必須采用適當?shù)某瑢拵ヅ渚W(wǎng)絡(luò)電路來達到超寬帶匹配的目的。所謂阻抗匹配(impedance matching)是指負載阻抗與信號源內(nèi)阻抗或與傳輸線 波阻抗之間特定的配合關(guān)系。它是進行射頻集成電路設(shè)計首先必須考慮的問題，是判斷射 頻電路設(shè)計是否正確的一個重要標準。不管是對電路的輸入阻抗還是輸出阻抗，阻抗匹配 時不可缺少的，而且是非常重要的，其目的是使電路獲得最大傳輸功率或者最小噪聲系數(shù)。 阻抗不匹配意味著在信號源和負載之間存在電壓或是功率的反射，這會給射頻電路設(shè)計帶 來一系列問題，譬如，造成輸出功率的不穩(wěn)定性和額外功率損失，產(chǎn)生額外失真和準噪聲， 以及引起射頻信號源的損壞和晶體管擊穿等。一般的網(wǎng)絡(luò)匹配方式有兩種一是以獲得最小噪聲系數(shù)為目的的噪聲匹配，二是 以獲得最大功率傳輸和最小反射損耗為目的的共軛匹配，要求信號源阻抗與負載阻抗達到 共軛匹配，轉(zhuǎn)化到輸入和輸出端口，即只需要將輸入阻抗和輸出阻抗分別與信號源和負載 阻抗相匹配。一般來說，現(xiàn)在絕大多數(shù)的電路結(jié)構(gòu)均采用后一種匹配方法，這樣可以避免不 匹配而引起電路向天線的能量反射，同時，力求兩種匹配接近。而在以往的研究中，匹配網(wǎng) 絡(luò)的設(shè)計僅僅是局限于某一個頻率點附近的窄帶匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。如文獻[1]介紹了利用史 密斯圓圖來進行阻抗匹配的設(shè)計方法，該方法只能用于簡單的窄帶匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，并沒有 提及可工作在寬頻帶范圍內(nèi)的匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。由于超寬帶射頻電路的工作帶寬很寬，且匹配電路中所連接的電感和電容等元件 隨頻率變化大，因而單純依據(jù)電路設(shè)計人員自身的經(jīng)驗來進行電路設(shè)計的難度大、耗時長， 無規(guī)律可循。文獻[2]介紹了一種利用數(shù)值優(yōu)化技術(shù)來進行寬帶網(wǎng)絡(luò)匹配的設(shè)計方法，首 先采用實頻技術(shù)對寬帶阻抗匹配電路的頻率響應(yīng)進行研究，并確定匹配電路的結(jié)構(gòu)及其初 始參數(shù)，然后再利用數(shù)值優(yōu)化技術(shù)對各電路參數(shù)進行優(yōu)化，最終實現(xiàn)寬帶范圍內(nèi)的阻抗匹 配。該設(shè)計方法雖然能夠較好地完成阻抗匹配但運算過程較復(fù)雜，不便于操作。本發(fā)明給 出了一種設(shè)計超寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)電路的系統(tǒng)性設(shè)計方法，利用史密斯圓圖來進行超寬帶阻抗匹配的設(shè)計，可以方便快捷的設(shè)計出所需的超寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)。[1]. R. Ludwig,P. bretchko, RF Circuit Design :Theory and Applications[Μ]. 王子宇，張肇儀，徐承和等譯，電子工業(yè)出版社，2002 270-287.[2], S. N. Yang, H. Y. Li, Μ. Goldberg, X. Carcelle, F. Onado and S. Μ. Rowland, Broadband Impedance Matching Circuit Design Using Numerical Optimization Techniques and Field Measurements, IEEE International Symposium on Power Line Communications and Its Applications,2007 :425_430.

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)有傳統(tǒng)的阻抗匹配方法一般只考慮中心頻率點阻抗的變化，它將整個頻段范圍 內(nèi)的阻抗曲線用它的中心頻率點來代替，通常只適用于窄帶或者單頻點的阻抗匹配。與傳 統(tǒng)方法不同的是，本發(fā)明將史密斯圓圖應(yīng)用到超寬帶電路的輸入輸出匹配當中，提出了一 種利用史密斯圓圖在超寬帶范圍內(nèi)進行匹配網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計的方法，保證電路在較寬頻率范 圍內(nèi)保持良好的輸入輸出匹配特性，使得匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計相對較簡單直觀，易操作，且效果較 好。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下。首先，對已經(jīng)完成核心結(jié)構(gòu)設(shè)計的電 路，利用射頻電路設(shè)計的相關(guān)軟件對其進行S參數(shù)(散射參量矩陣)的仿真，得到輸入反射 系數(shù)S11和輸出反射系數(shù)S22的史密斯圓圖。圖中曲線上的任意一點同時對應(yīng)著帶寬范圍內(nèi) 電路在某一頻率所對應(yīng)的輸入或輸出阻抗值，其對應(yīng)關(guān)系為 S
11
_ Zin — Zs ο _ Zout - Zl
Zia+Zs
Zoat+Zl 或以dB形式表示為 S11CdB) = 20 Ig
Zin
S22(dB) = 201g
Zout ~ Zl
Zoat+Zl 可以看出，當輸入阻抗Zin和輸出阻抗Z。ut分別與信號源阻抗Zs和負載阻抗\達 到匹配即Zin = Zs和Z。ut = Zl時，輸入和輸出反射系數(shù)為零，此時電路達到完全匹配狀態(tài)。 由于在射頻電路設(shè)計中，信號源阻抗Zs和負載阻抗&通常為50Ω (即Zs = Rs = & = & = 50 Ω)，因此，完全匹配時，輸入輸出阻抗?jié)M足關(guān)系式Zin = Z。ut = 50Ω。輸入和輸出匹配網(wǎng) 絡(luò)與核心電路結(jié)構(gòu)的連接關(guān)系如圖1所示。一般情況下，完全匹配不容易達到，通常意義上 所講的阻抗匹配只需將反射系數(shù)控制在-IOdB以下即可，即只需滿足 Sn(dB) = 201g
Ζ η-50Ω
Zin+50Ω
<-IOdB, S22 (dB) = 20 Ig
Zout—50Ω
Zout+50Ω
<10dB接下來，觀察S11和S22曲線在圓圖中的位置，看它們是否落在-IOdB等反射系數(shù) 圓內(nèi)，若曲線全部落在圓內(nèi)則完成匹配。一般情況下，在進行輸入輸出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計之 前，S11和S22曲線是不會完全落在-IOdB等反射系數(shù)圓內(nèi)的，此時需要進行匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。 根據(jù)構(gòu)成的元件數(shù)目及其連接方式不一樣，匹配網(wǎng)絡(luò)常見的結(jié)構(gòu)分為Γ型、Π型、T型和混 合型等，如圖2所示。最后，在輸入或輸出匹配阻抗網(wǎng)絡(luò)中并聯(lián)或串聯(lián)一個或若干電感或電容，通過調(diào) 整電感或電容的連接方式和大小，就能使S11或S22曲線在史密斯圓圖上移動，當它們在整個
4設(shè)計頻段范圍內(nèi)移動到-IOdB反射系數(shù)圓內(nèi)時，電路達到匹配狀態(tài)，從而完成了超寬帶阻 抗匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計。在匹配的過程中，一般不加入電阻，電阻屬于有耗元件，會額外增加功 耗，并惡化噪聲系數(shù)。另外，為了操作的方便，一般先對輸入網(wǎng)絡(luò)進行匹配，待匹配完成后再 進行輸出阻抗網(wǎng)絡(luò)的匹配。本發(fā)明所述的超寬帶網(wǎng)絡(luò)匹配方法不需要進行人工計算，不需要計算輸入阻抗Zin 和輸出阻抗Z。ut的大小，只需要將史密斯圓圖的對應(yīng)的曲線通過軟件插入若干元件后進行 調(diào)整就能完成匹配，且匹配過程相對簡單，并能較好實現(xiàn)匹配功能。


圖1輸入和輸出匹配網(wǎng)絡(luò)圖2匹配網(wǎng)絡(luò)的電路結(jié)構(gòu)圖3阻抗不匹配圖4阻抗部分匹配圖5阻抗匹配圖6阻抗部分匹配時的S11 (或S22)曲線圖7插入電感、電容或電阻后阻抗的移動方向圖8串聯(lián)一個電感后阻抗曲線的變化圖9共源低噪聲放大器的電路結(jié)構(gòu)及匹配網(wǎng)絡(luò)圖10完成輸入輸出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的一共源LNA的可能結(jié)構(gòu)圖11阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計流程
具體實施例方式對于給定的射頻電路，通過在射頻輸入端或輸出端插入一個或若干個電路元件 (如電感或電容)，即可得到相應(yīng)的輸入或輸出匹配網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計即可得到優(yōu)化的匹 配網(wǎng)絡(luò)。在匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計過程中，通過調(diào)整電感或電容的連接方式和大小來調(diào)整反射系數(shù) 曲線在史密斯圓圖的位置，使其能夠在整個設(shè)計頻段范圍內(nèi)移動到-IOdB等反射系數(shù)圓 內(nèi)，達到在較寬頻帶范圍內(nèi)完成良好阻抗匹配的目的。在開始進行匹配網(wǎng)絡(luò)電路設(shè)計前，初 始電路的反射系數(shù)曲線在史密斯圓圖中的位置可以是任意的，通過在匹配電路中并聯(lián)或串 聯(lián)一個或若干個電感、電容來調(diào)整，構(gòu)成T型匹配網(wǎng)絡(luò)或是π型匹配網(wǎng)絡(luò)，通過對匹配網(wǎng)絡(luò) 電路中的電容或是電感值進行調(diào)節(jié)，便可實現(xiàn)超寬帶匹配的目的。以下結(jié)合附圖和具體實例對本發(fā)明作詳細描述。圖3表示的是阻抗不匹配時反射系數(shù)在史密斯圓圖中的分布情況，曲線代表輸入 或輸出反射系數(shù)，圓心處的虛線圓代表-IOdB等反射系數(shù)圓，圓心代表的是完全匹配點，即 輸入阻抗Zin或是輸出阻抗Z。ut匹配到50 Ω的點。但實際上在設(shè)計超寬帶電路時，不可能 實現(xiàn)在所有頻率條件下反射系數(shù)點都剛好匹配到史密斯園圖的圓點，因而在工程上定義當 反射系數(shù)點落在-IOdB虛線圓之內(nèi)，就認為反射系數(shù)足夠小，已經(jīng)達到了完全匹配。匹配的 目的就是在電路的輸入或是輸出端口加入匹配網(wǎng)絡(luò)，使反射系數(shù)曲線盡可能移動到虛線圓 內(nèi)，盡量接近圓心。反射系數(shù)越接近阻抗匹配的程度直接反映了所設(shè)計電路的帶寬大小，匹 配得越完全，曲線落在-IOdB等反射系數(shù)圓的部分越多，其對應(yīng)的帶寬(BW = fH-fL)就越寬。圖4表示的是阻抗部分匹配的情況，它只有小部分曲線落入虛線圓(-IOdB等反射系數(shù) 圓)內(nèi)，其對應(yīng)的S11或S22曲線的頻率特性如圖6所示。圖中，fmax、fmin對應(yīng)的是反射系數(shù) 曲線的兩個端點，4、fH對應(yīng)的是反射系數(shù)(S11或S22)曲線與虛線圓的兩個交點，落入虛線 圓內(nèi)的曲線在圖6中對應(yīng)的位置便在-IOdB以下。若反射系數(shù)曲線全部落入圓內(nèi)，電路完 成匹配，如圖5所示，其工作帶寬就擴展到fmax_fmin。若向阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)插入一個元件——電容或電感，反射系數(shù)(S11或S22)曲線就會 發(fā)生移動，其長短、形狀、方向都會發(fā)生變化，變化程度取決于元件值的大小和連接方式。以曲線上的任意一點Q為例，其初始位置對應(yīng)的阻抗Z和導(dǎo)納Y分別為Z0 = R0+JX0, Y0 = GJjB0其中禮、X0, G0和Btl分別表示Q點初始位置的電阻、電抗、電導(dǎo)和電納，Zq與Yq互 為倒數(shù)關(guān)系。在阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)一個電感Ls (或電容Cs)，Q點對應(yīng)的阻抗Z就會發(fā)生變化， 其變化量為 ΔΖ = AZl = JAHl = j2 JifLs(或 ΔΖ = AZc = j Δ Zc = (j2 JifCs) = -j/ (2JifCs))。可以看出，ΔΖ會隨著Ls(或Cs)的增大而增大(或減小)，且串入電感或電容 后只能改變電抗值，不能改變電阻，所以Q點會沿著等電阻圓方向移動。另外，由于沿著等 電阻圓順時針方向移動電抗X會逐漸增大，因此串入電感Ls(或電容(；)后，Q點會沿著等 電阻圓順時針(或逆時針)方向移動。同理，若并聯(lián)一個電感LP(或電容Cp)，曲線便會沿 著等電導(dǎo)圓逆時針(或順時針)方向移動，如圖7的箭頭所示。由于阻抗Z(或?qū)Ъ{Y)的變化與頻率f有關(guān)，所以在匹配網(wǎng)絡(luò)中插入元件后，不同 頻率點的阻抗或?qū)Ъ{變化就會不一樣。根據(jù)上文所述可知，串聯(lián)電感(或并聯(lián)電容)后，高 頻率點阻抗(或?qū)Ъ{)變化大；并聯(lián)電感(或串聯(lián)電容)后，低頻率點導(dǎo)納(或阻抗)變化 大。在匹配網(wǎng)絡(luò)插入一個電感或電容后，反射系數(shù)曲線就會在相應(yīng)頻率對應(yīng)的等電阻 圓或等電導(dǎo)圓上移動。根據(jù)高低頻率兩端對應(yīng)電阻、電抗(或電導(dǎo)、電納)的大小不同可以 將串聯(lián)電感、串聯(lián)電容、并聯(lián)電感、并聯(lián)電容這四種連接方式各分為四種情況。以串聯(lián)電感
為例，其四種情況 Rahi < Rbli、xahi > xbli‘ rahi < rbli>xahi < xbli‘ rahi > rbli>xahi > xbli 禾口 rahi > RBU、XAH1 < Xbli如圖8所示，曲線Ah1Bu、AjA2分別表示阻抗匹配前后的位置，其中下標H、 L分別代表高頻端和低頻端，R和X分別代表電阻和電抗。分析(a) (b) (c) (d)四個圖可以 發(fā)現(xiàn)，當匹配前高頻端對應(yīng)的電抗比低頻端的電抗小(即Xahi < Xbu，如圖(b) (d))的時候， 阻抗匹配容易實現(xiàn)。其原因是串入電感后，反射系數(shù)曲線沿著等電阻圓順時針方向移動，而 電抗剛好逐漸增大，由于高頻端匹配后阻抗變化大，所以要想較好地實現(xiàn)阻抗匹配，高頻端 對應(yīng)的電抗應(yīng)該要小一些。同樣，串入電容后，反射系數(shù)曲線會沿著等電阻圓逆時針方向移 動，而電抗剛好逐漸減小，由于高頻端匹配后阻抗變化小，所以要想較好地實現(xiàn)阻抗匹配， 高頻端應(yīng)該在低頻端前面，也就是說其對應(yīng)的電抗應(yīng)該要小一些。同理，在匹配網(wǎng)絡(luò)并入電 感(或電容)后，反射系數(shù)曲線將沿著等電導(dǎo)圓逆(或順)時針方向移動，而電納剛好逐漸 減小(或增大)，由于高頻端阻抗變化小(或大)，所以要想較好地實現(xiàn)阻抗匹配，高頻端對 應(yīng)的電納應(yīng)該要小一些。當初始反射系數(shù)曲線分別位于-IOdB等反射系數(shù)圓的右下、右上、左下或左上區(qū) 域時可通過在匹配網(wǎng)絡(luò)中分別插入一個串聯(lián)電感、串聯(lián)電容、并聯(lián)電感或并聯(lián)電容來實現(xiàn)阻抗匹配，且串聯(lián)電感或電容適用于高頻端對應(yīng)的電抗小于低頻端的情況，并聯(lián)電感或電 容則適用于高頻端對應(yīng)的電納低于低頻端的情況。因此，要使電路能夠較好地完成阻抗匹 配，需要通過調(diào)整電路結(jié)構(gòu)或者在匹配網(wǎng)絡(luò)中插入若干元件將反射系數(shù)曲線調(diào)整到滿足高 頻端對應(yīng)的電抗(或電納)小于低頻端的位置，再加入一個適當大小的元件就可完成匹配。
現(xiàn)以低噪聲放大器(LNA)為例來闡述本發(fā)明的
具體實施例方式
步驟一進行LNA的S11和S22參數(shù)仿真對已經(jīng)完成偏置電路設(shè)計的LNA結(jié)構(gòu)進行輸入反射系數(shù)S11和輸出反射系數(shù)S22的 模擬仿真，得到其對應(yīng)的史密斯圓圖。圖9所示為一基本的共源低噪聲放大器的電路結(jié)構(gòu)， 偏置電路為放大器提供合適的靜態(tài)工作點。步驟二 進行LNA的輸入輸出匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計根據(jù)史密斯圓圖中S11和S22曲線的位置、形狀以及對應(yīng)的高低頻端電阻R、電抗X 和電導(dǎo)G、電納B的大小，看是否符合前面所描述的現(xiàn)象，即高頻端對應(yīng)的電抗(或電納)要 小于低頻端。若某一條曲線(、或^^)符合二者之一的情況，則按照前面以串聯(lián)電感為例所 示的方法——串聯(lián)電感或電容適用于高頻端對應(yīng)的電抗小于低頻端即)(AH1 <)(BU的情況，并 聯(lián)電感或電容則適用于高頻端對應(yīng)的電納低于低頻端即Bahi < Bbli的情況——在相應(yīng)的匹 配網(wǎng)絡(luò)中插入相應(yīng)元件來進行調(diào)整優(yōu)化；若不滿足高頻端對應(yīng)的電抗(或電納)小于低頻 端的情況，則需要通過調(diào)整匹配網(wǎng)絡(luò)或電路拓撲結(jié)構(gòu)來使反射系數(shù)曲線移動到滿足上述條 件的位置，再進行匹配。一般采取的辦法是在匹配網(wǎng)絡(luò)中插入若干個電路元件，使反射系數(shù) 曲線發(fā)生移動，最后通過多次調(diào)整使其移動到-IOdB的等反射系數(shù)圓內(nèi)，若不能實現(xiàn)匹配， 調(diào)整電路的拓撲結(jié)構(gòu)，重新進行匹配。輸入和輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計一般是相互獨立的，但也 會相互影響，所以在進行調(diào)整的時候，一般先進行輸入網(wǎng)絡(luò)匹配，再進行輸出網(wǎng)絡(luò)匹配，同 時需要兼顧兩者的變化。另外，需要注意的一點是，在設(shè)計匹配網(wǎng)絡(luò)的時候要盡可能減少使 用電感的數(shù)目，因為電感占用的面積大，容易增加生產(chǎn)成本。步驟三進行其他參數(shù)的仿真。完成輸入輸出匹配后，進行其他參數(shù)的仿真。若仿真結(jié)果較差，則需要重復(fù)步驟 一、二，直到得到滿意的結(jié)果為止。對于LNA來說，需要進行噪聲系數(shù)NF、ldB壓縮點(P_ldB)、 三階交調(diào)點(IIP； )等參數(shù)的仿真，看是否滿足預(yù)定的設(shè)計指標要求。圖10所示是一種完 成輸入輸出阻抗匹配的共源低噪聲放大器的可能結(jié)構(gòu)。本發(fā)明適用于任意射頻電路結(jié)構(gòu)的匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，包括低噪聲放大器、混頻器、功 率放大器及濾波器等電路的設(shè)計。適用于射頻及微波集成電路設(shè)計。
權(quán)利要求
1.一種超寬帶阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方法，其特征在于，對于已經(jīng)完成偏置電路設(shè)計的電 路結(jié)構(gòu)，對其進行散射參量矩陣S參數(shù)的仿真，得到輸入反射系數(shù)S11和輸出反射系數(shù)S22的 史密斯圓圖；在匹配阻抗網(wǎng)絡(luò)中并聯(lián)或串聯(lián)一個或若干電感或電容，形成T型匹配電路或 是JI型匹配電路，通過調(diào)整電感或電容的連接方式和大小，使反射系數(shù)(S11或&2)曲線發(fā) 生移動，選擇史密斯圓圖曲線上的任意一點代表帶寬范圍內(nèi)網(wǎng)絡(luò)在某一頻率所對應(yīng)的輸入 或輸出阻抗值，在史密斯圓圖的尋找一點使得輸入輸出反射系數(shù)為零，電路達到完全匹配 狀態(tài)，完成超寬帶匹配阻抗網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬帶阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方法，其特征在于，通過調(diào)節(jié)其大 小使輸入輸出反射系數(shù)(S11和&2)曲線在史密斯圓圖上移動，并保證它們能夠在整個設(shè)計 頻段范圍內(nèi)移動到-IOdB反射系數(shù)圓內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬帶阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方法，其特征在于，在阻抗匹配網(wǎng) 絡(luò)中串入電感或電容后，輸入輸出反射系數(shù)(S11和&2)曲線上的任意一點會沿著其對應(yīng) 的等電阻圓順時針或逆時針方向移動；并聯(lián)一個電感或電容曲線上的任意一點會沿著其對 應(yīng)的等電導(dǎo)圓逆時針或順時針方向移動，在匹配過程中，串聯(lián)電感或電容適用于高頻端對 應(yīng)的電抗小于低頻端的情況，并聯(lián)電感或電容則適用于高頻端對應(yīng)的電納低于低頻端的情 況。
4.根據(jù)權(quán)利1所述的超寬帶阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方法，其特征在于，它匹配前初始的反 射系數(shù)曲線在史密斯圓圖中的位置可以是任意的，而不是某一特定的位置。
5.根據(jù)權(quán)利1所述的超寬帶阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方法，其特征在于，匹配電路結(jié)構(gòu)可以 是T型匹配電路、π型匹配電路、Γ型匹配電路、或是一般的混合匹配電路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種通用的超寬帶射頻電路阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計方法，在射頻電路的射頻輸入端或是射頻輸出端外加一個寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)，該寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)可采用T型匹配網(wǎng)絡(luò)、π型匹配網(wǎng)絡(luò)或是混合型匹配網(wǎng)絡(luò)中的一種，匹配網(wǎng)絡(luò)中的元件可以是電感或是電容，將所設(shè)計的射頻電路的輸入反射系數(shù)S11或是輸出反射系數(shù)S22在史密斯圓圖中表示出來，通過匹配網(wǎng)絡(luò)中串聯(lián)或是并聯(lián)電感或是電容，使得S11或是S22曲線在史密斯圓圖內(nèi)改變，最終使得這兩段曲線全部落在-10dB阻抗匹配圓內(nèi)，從而使得該射頻電路在超寬帶頻帶內(nèi)實現(xiàn)阻抗匹配。采用該方法可以方便設(shè)計出最優(yōu)的超寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)，以低噪聲放大器(LNA)為例，針對任意給定的LNA結(jié)構(gòu)，通過在輸入輸出匹配網(wǎng)絡(luò)中插入一個或若干個電感或電容，即可得到優(yōu)化的匹配網(wǎng)絡(luò)。在匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計過程中，通過調(diào)整元件連接方式和大小來調(diào)整反射系數(shù)曲線在史密斯圓圖的位置使其能夠在整個設(shè)計頻段范圍內(nèi)移動到-10dB等反射系數(shù)圓內(nèi)，達到在較寬頻帶范圍內(nèi)完成良好阻抗匹配的目的。
文檔編號H03H7/12GK102075158SQ20101061652
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者馮世娟, 彭能, 熊媛, 王岳生, 王巍, 王穎, 羅元, 韓冰 申請人:重慶郵電大學