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標(biāo)題: 在射頻電路設(shè)計(jì)中的阻抗匹配分析 [打印本頁(yè)]

作者: 陳軍ok 時(shí)間: 2018-1-18 18:01
標(biāo)題: 在射頻電路設(shè)計(jì)中的阻抗匹配分析

在射頻電路設(shè)計(jì)中的阻抗匹配分析

摘要：阻抗匹配是射頻電路設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。為了使射頻能量注入載荷以及實(shí)現(xiàn)高效率的能量傳輸，阻抗匹配技術(shù)必須被采用。本文一開(kāi)始分析了阻抗不匹配引起的額外能量損耗和額外失真，電路設(shè)計(jì)的不合適引起的額外能量損耗會(huì)對(duì)通訊系統(tǒng)和其他系統(tǒng)的功能產(chǎn)生影響，同時(shí)分析了用于設(shè)計(jì)阻抗匹配的的正常電路結(jié)構(gòu)和其利弊。并且匹配網(wǎng)路中的太多組件將給新號(hào)帶來(lái)嚴(yán)重的衰減，分析給射頻電路設(shè)計(jì)者解決這方面問(wèn)題的相關(guān)可供參考的方法。

1 簡(jiǎn)介
為了實(shí)現(xiàn)高效率的能量傳輸，載荷阻抗和源阻抗之間的匹配必須盡可能的在電路設(shè)計(jì)中被實(shí)現(xiàn)。為了保證信號(hào)傳遞的最大效率化，兩方面很重要。一是載荷阻抗和源阻抗之間的匹配，二是電路中阻抗的連續(xù)性。射頻通常指的是 10~200赫茲的電磁波，這樣的電磁波的能量傳遞是波的傳播過(guò)程，這樣的傳遞過(guò)程將產(chǎn)生在不同界面的反折射。為了使射頻能量注入載荷，阻抗匹配技術(shù)必須被采用。現(xiàn)在，市場(chǎng)上用于高射頻能量的阻抗 Zs 通常是 50 歐姆（或者75歐姆）。僅僅當(dāng)負(fù)載阻抗 Zl 和 Zs 相互匹配時(shí)，負(fù)載才能獲得最大的能量。本文一開(kāi)始分析了阻抗不匹配引起的額外功率損耗和額外失真，以及用于設(shè)計(jì)阻抗匹配的的正常電路結(jié)構(gòu)和其利弊。
2阻抗不匹配問(wèn)題的分析
阻抗匹配的目的：
1達(dá)到能量傳輸?shù)淖畲蠡?br /> 2消除能量傳輸中的相位偏移
如果一匹配的網(wǎng)絡(luò)由不止一個(gè)模塊組成，那么任何獨(dú)立模塊都不能獨(dú)立的實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。所有的在這個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)中的模塊都要相互協(xié)作區(qū)實(shí)現(xiàn)能量傳輸?shù)淖畲蠡约跋辔黄啤?換句話說(shuō)，一個(gè)匹配網(wǎng)路是實(shí)現(xiàn)阻抗匹配目標(biāo)的最小單元體。這些獨(dú)立模塊之間的阻抗匹配是沒(méi)有意義的。因此可以得出結(jié)論能量輸出單位中的阻抗匹配而不是獨(dú)立模塊之間的阻抗匹配
才是必要的，除非對(duì)于獨(dú)立模塊而言，所在匹配網(wǎng)絡(luò)只有該一個(gè)模塊。
A 由于阻抗不匹配引起的額外功率損失
當(dāng)阻抗不匹配時(shí)，嚴(yán)格地講從能量源到負(fù)載的能量傳遞是隨時(shí)間變化的，包括它的幅值相位。更多是因?yàn)樽杩共黄ヅ湟疬@些額外功率損失，歸根到底是振蕩器和負(fù)載之間能量的來(lái)回反復(fù)。這些功率損失可基于以下公式計(jì)算：

第一行表明了當(dāng)γ=0，沒(méi)有額外功率損失。第二行和第三行表明γ大于 0 小于 10%，額外功率損失很小。從起始的-30dBm減少不到 0.5dBm.但是，當(dāng)γ大于 50%，額外的能量損失將很明顯，額外能力損失將超過(guò) 1dB。不匹配電路設(shè)計(jì)引起的額外功率損失將嚴(yán)重破壞傳輸系統(tǒng)或者其他系統(tǒng)的功能。目前為止，一個(gè) 64QAM 調(diào)制的通訊系統(tǒng)將會(huì)要求通道之間的能量精度小于十分之一的 dB。射頻電路中的不匹配設(shè)計(jì)將是毀滅性的的。
B 阻抗不匹配引起的額外失真不匹配問(wèn)題中，源和負(fù)載間的反射信號(hào)按順序加入到輸入新號(hào)并且最終在源或者是負(fù)載處干擾輸入信號(hào)。當(dāng)信號(hào)頻率不變或者當(dāng)反射信號(hào)和輸入信號(hào)有著相同頻率時(shí)，額外的失真將會(huì)發(fā)生。額外失真可以用如下表達(dá)式評(píng)估：

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