阻抗匹配与Smith Chart的基本原理

阻抗匹配与Smith Chart的基本原理阻抗匹配与史密斯(Smith)圆图的基本原理
摘要：
本文利用史密斯圆图作为 RF 阻抗匹配的设计指南。文中给出了反射系数、阻抗和导纳 的作图范例，并用作图法设计了一个频率为 60MHz 的匹配网络。 实践证明：史密斯圆图仍然是计算传输线阻抗的基本工具。 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”。 在高频端，寄生元件(比如连线上的电感、板层之间的电容和导体的电阻)对匹配网络具 有明显的、不可预知的影响。频率在数十兆赫兹以上时，理论计算和仿真已经远远不能满足 要求， 为了得到适当的最终结果， 还必须考虑在实验室中进行的 RF 测试、 并进行适当调谐。 需要用计算值确定电路的结构类型和相应的目标元件值。 有很多种阻抗匹配的方法，包括: ●计算机仿真:由于这类软件是为不同功能设计的而不只是用于阻抗匹配，所以使用起 来比较复杂。 设计者必须熟悉用正确的格式输入众多的数据。 设计人员还需要具有从大量的 输出结果中找到有用数据的技能。另外，除非计算机是专门为这个用途制造的，否则电路仿 真软件不可能预装在计算机上。 ●手工计算:这是一种极其繁琐的方法，因为需要用到较长(“几公里”)的计算公式、并且 被处理的数据多为复数。 总之， 它只适合于资深的专 ●经验:只有在 RF 领域工作过多年的人才能使用这种方法。 家。 ●史密斯圆图:本文要重点讨论的内容。 本文的主要目的是复习史密斯圆图的结构和背景知识，并且总结它在实际中的应用方 法。讨论的主题包括参数的实际范例，比如找出匹配网络元件的数值