阻抗匹配ADS设计

燕山大学

课 程 设 计 说 明 书

题目：80Mhz分立LC阻抗匹配网络的设计

学院（系）： 理学院 年级专业： 11级电子信息科学与技术 学 号： 110108040056 学生姓名： 赵 昆 指导教师： 杜会静 徐天赋 教师职称： 副教授 副教授

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燕山大学课程设计（论文）任务书

院（系）：理学院 基层教学单位： 电子信息科学与技术

学 号 110108040056 学生姓名 赵昆 专业（班级） 微波技术 设计题目 80Mhz分立LC阻抗匹配网络的设计 设计技 分立LC阻抗匹配网络的设计：频率为80MHz; 术参数 负载阻抗：100?j*25Ohm;信号源阻抗：75?j*25Ohm； 设计要求 了解ADS软件的使用方法； 了解阻抗匹配的基本原理； 1.2天时间选定课题并查阅相关资料； 2.2天时间设计步骤； 工作量 3.2天时间完成课题的设计 4.2天时间整理数据，完成分析及报告书。 1.选定课程工艺设计题目并查阅相关资料； 工作 2.设计实验步骤； 3.完成实验设计； 计划 4.整理资料完成实验报告。 [1].Reinhold Ludwing,射频电路设计—理论与应用，电子工业出版社，2003 [2].刘长军，射频通信电路设计，科学技术出版社，2010 参考 [3] 市川裕一，高频电路设计与制作，科学技术出版社，2011 [4].徐兴福，ADS2008射频电路设计与仿真实例，电子工业出版社，2009 资料 [5].黄玉兰，ADS射频电路设计基础与典型应用，人民邮电出版社，2010 指导教师签字 基层教学单位主任签字 说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份

年 月 日

燕山大学课程设计评审意见表

指导教师评语： 成绩： 指导教师： 年 月 日 答辩小组评语： 成绩： 评阅人： 年 月 日 课程设计总成绩： 答辩小组成员签字： 年 月 日

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80Mhz分立LC阻抗匹配网络的设计

摘 要：

在射频电路设计中，阻抗匹配是很重要的一环。阻抗匹配的目的就是使负载阻抗与源阻抗共轭匹配，从而获得最大的功率传输，并使馈线上功率损耗最小。实现以上匹配的通常做法是在源和负载之间插入一个无源网络，这种网络通常被称为匹配网络。实现匹配网络时，Simth圆图是应用最广泛的匹配电路设计工具之一，它直观的描述了匹配设计的全过程。在频率不是很高的应用场合，可以使用分立电感电容器件进行不同阻抗之间的匹配。如果频率不高，分立器件的寄生参数对整体性能的影响可以忽略。 关键词 ：射频 分立LC 阻抗匹配 匹配网络 Abstract

The impedance matching is important one annulus in rf circuit design.The purpose of impedance matching is to make the load impedance and the conjugate source impedance matching, so as to achieve maximum power transfer, and minimize the power loss on the feeder. Achieve the above the common way of matching is inserted between the source and load a passive network, this network is often referred to as matching network. To achieve the matching network, the Simth chart is applied to one of the most widely used matching circuit design tools, its intuitive description of the whole process of matching design. In is not very high frequency applications, you can use the discrete inductance capacitor between different impedance matching. If the frequency is not high, discrete device parasitic parameters influence on the overall performance can be ignored. Keywords：RF discrete impedance matching network of LC

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一、引言：

分立LC阻抗匹配的概念是射频电路设计中最为基本的概念之一，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，必须使负载阻抗与源阻抗相匹配。然而，他们的功能并不仅限于实现理想功率传输而在源和负载之间进行阻抗匹配。事实上，许多实际的匹配网络并不是仅仅为了减小功率损耗而设计的，他们还具有其他功能，如减小噪声干扰、提高功率容量和提高频率响应的线性度等。通常认为，匹配网络的用途就是实现阻抗变换，就是将给定的阻抗值变换成其他更合适的阻抗值。

匹配电路的种类和构成方法多种多样，这次主要采用采用LC分立元器件集总参数元器件网络，这种网络容易分析，并且可以在1GHZ频段的低端及更低的频段使用。这次课程设计利用ADS进行匹配电路设计的主要内容是利用无源匹配网络进行阻抗变换，达到功率最大传输，重点是确保在源和负载之间形成最小反射。 二、基本原理：

在频率不是很高的应用场合，可以使用分立电感电容器件进行不同阻抗之间的匹配。如果频率不高，分立器件的寄生参数对整体性能的影响可以忽略。 三、设计要求：

80Mhz分立LC阻抗匹配网络的设计，把阻抗Zl?100?j*25ohm的负载匹配到75?j*25Ohm的信号源，中心频率为80MHz。 四、 仿真过程：

(1) 新建ADS工程，新建原理图，如图1所示

在原理图中可以看到端口和S-parameters的控件已经添加好了，如图2所示

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图1

图2

（2）双击Term端口，弹出设计对话框，分别把Term1设置成75?j*25Ohm，Term2设置成Zl?100?j*25ohm。这里，Term1作为源，Term2作为负载。如图3所示

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图3

（3）在元器件面板列表中选择“Smith Chart Matching”，单击图标，在原

理图中添加“DA_SmithChartMatching”控件，使用时需要考虑方向，如图4所示

图4

因为工作频率是80MHz，所以在S-PARAMETERS控件里设置从30～130MHz,步长为1MHz。如图5所示

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图5

（4）双击DA-SmithChartMatch控件，设置控件的相关参数，如图6所示

图6

设置Fp=80MHz，SourceType=Complex Impedance，SourceEnable=True，源阻抗

Zs?75?j*25Oh，mSourceImpType=Source

Impedance，

LoadType=Complex Impedance，负载阻抗Zl?100?j*25ohm;其它参数用默认值。

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（5）在原理图设计窗口中，执行菜单命令【Tool】→【Smith Chart】，弹出“SmartComponent Sync”对话框，选择“Update SmartComponent from smith chart Utility”选项，单击【OK】按钮，弹出“Smith Chart Utility”对话框，如图7所示

图7

（6）在上图中，设置Freq和Z0，这里要设置为Freq=0.08GHz，Z0=50Ohm。

单击【Define Source/Load Network Terminations】按钮，弹出“Network Terminations”对话框，如图8所示，在这里设置源和负载的阻抗。

图8

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（7）在上图中，需要把“Enable Source Termination”和“Enable Load Termination”的选项勾上，它们是为了配合图6的“Smith Chart Matching Network”对话框的“SourceEnable=True”和“LoadEnable=True”，这样在图6中设置的源和负载阻抗直接导入“Network Termination”对话框。设置完成后依次单击【Apply】和【OK】按钮，可以看到源（小圆标记）和负载（方形标记）阻抗点都显现在Smith原图上了，如图9所示。

图9

（8）采用LC分立器件匹配过程如图10所示。

先并联一个电容，在串联一个电感，可以求出电感和电容的值

图10

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（9）单击【Build ADS Circuit】按钮，即可生成相应的电路。单击

标可以查看匹配电路，如图11所示。

图

图11

（10）按【F7】进行仿真，结果如图12所示。

图12

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五、设计心得

1.在设计射频电路匹配网络时，主要考虑以下四个方面的要求：

（1） 简单性：选择通过简单的电路实现匹配，可以使用更少的器件，减少损耗并降低成本，可靠性也获得提高。所以设计阻抗匹配电路的首要目的是在能满足设计要求的情况下，选择最简洁的电路。

（2） 频带宽度：也就是我们匹配电路中的Q值，一般多种匹配网络都可以消除在某一个频率上的反射，在该频率下实现完全匹配。但是要实现在一定的频带宽度内的匹配，则需要更复杂的匹配网络设计，需要使用更多的元件。因此，要求匹配电路的频带越宽，则相应成本也会越高。

（3） 电路种类：在实现一个匹配网络的时候，需要考虑匹配网络使用传输线的种类，然后确定使用匹配电路的种类。例如，对于微带传输线系统，实现匹配可以使用集总参数器件、λ/4传输线变化、并联分支等电路，非常容易实现。对于波导和同轴线系统，使用终端短路结构和枝节匹配电路则更容易实现。因此，阻抗匹配电路需要选择在相应传输线系统上易于实现的电路类型。

（4） 可调节性：如果负载发生了变化，匹配网络需要相应的调整来达到匹配的要求。在设计匹配网络时，需要考虑负载是否会发生变化，以及通过调整匹配网络适应变化的可行性。 六．参考文献

[1].Reinhold Ludwing,射频电路设计—理论与应用，电子工业出版社，2003 [2].刘长军，射频通信电路设计，科学技术出版社，2010 [3].市川裕一，高频电路设计与制作，科学技术出版社，2011

[4].徐兴福，ADS2008射频电路设计与仿真实例，电子工业出版社，2009 [5].黄玉兰，ADS射频电路设计基础与典型应用，人民邮电出版社，2010

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/0csp.html