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ADS仿真作业用LC元件设计L型的阻抗匹配网络.doc

ADS仿真作业用LC元件设计L型的阻抗匹配网络

wang兴w
2017-09-21 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《ADS仿真作业用LC元件设计L型的阻抗匹配网络doc》,可适用于其他资料领域

ADS仿真作业用LC元件设计L型的阻抗匹配网络doc用LC元件设计L型的阻抗匹配网络一设计要求:用分立LC设计一个L型阻抗匹配网络使阻抗为Z=j*Ohm的信号源s与阻抗为Z=j*Ohm的负载匹配频率为Mhz。(L节匹配网络)L二阻抗匹配的原理用两个电抗元件设计L型的匹配网络应该是匹配网络设计中最简单的一种但仅适用于较小的频率和电路尺寸的范围即L型的匹配网络有其局限性在RF理论中微波电路和系统的设计(包括天线雷达等)不管是无源电路还是有源电路都必须考虑他们的阻抗匹配(impedancematching)问题。阻抗匹配网络是设计微波电路和系统时采用最多的电路元件。其根本原因是微波电路传输的是电磁波不匹配会引起严重的反射致使严重损耗。所以在设计时设计一个好的阻抗匹配网络是非常重要的。阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配得到最大功率输出的一种工作状态。对于不同特性的电路匹配条件是不一样的。在纯电阻电路中当负载电阻等于激励源内阻时则输出功率为最大这种工作状态称为匹配否则称为失配。根据最大功率传输定理要获得信号源端到负载端的最大传输功率需要满足信号源阻抗与RiX,RiXX,X,负载阻抗互为共轭的条件即。若电路为纯电阻电路则SSLLSLR,R即。而此定理表现在高频电路上则是表示无反射波即反射系数为SL值得注意的是要得到最佳效率的能量传输并不需要负载匹配此条件只是避免能量从负载端到信号源端形成反射的必要条件。当RL=Rs时可获得最大输出功率,此时为阻抗匹配状态。无论负载电阻大于还是小于信号源内阻,都不可能使负载获得最大功率,且两个电阻值偏差越大,输出功率越小阻抗匹配是无线电技术中常见的一种工作状态它反映了输人电路与输出电路之间的功率传输关系。当电路实现阻抗匹配时将获得最大的功率传输。反之当电路阻抗失配时不但得不到最大的功率传输还可能对电路产生损害。阻抗匹配常见于各级放大电路之间、放大器与负载之间、测量仪器与被测电路之间、天线与接收机或发信机与天线之间等等。为了使信号和能量有效地传输必须使电路工作在阻抗匹配状态即信号源或功率源的内阻等于电路的输人阻抗电路的输出阻抗等于负载的阻抗。在一般的输人、输出电路中常含有电阻、电容和电感元件由它们所组成的电路称为电抗电路其中只含有电阻的电路称为纯电阻电路。L型匹配网络通常不用于高频电路中以及如果在窄带射频中选用了L型匹配网络也应该注意他的匹配禁区在这个禁区中无法在任意负载阻抗中和源阻抗之间实现预期的匹配即应选择恰当的L型匹配网络以避开其匹配禁区。三设计过程新建ADS工程新建原理图在元件面板列表中选择“simulationSparam”在原理图中放两个Term和一个SParameters控件双击Term端口弹出设置对话框分别把Term设置成Z=j*Ohm,Term设置成Z=j*Ohm双击SParameters控件弹出设置对话框分别把Start设置成MHz,Stop设置成MHzStepsize设置成MHz。在元件面板列表中选择“SmithChartMatching”单击“”图标在原理图中添加“DASmithChartMatching”控件。得到双击DASmithChartMatch控件设置控件相关参数如下关键的设置有Fp=MHzSourceType=ComplexImpedanceSourceEnable=True,源阻抗Zg=(j*)OhmSourceImpType=SourceImpedanceLoadType=ComplexImpedanceLoadEnable=True负载阻抗Zl=(j*)Ohm其它参数采用默认值。然后依次点击“apply”和“ok”键。连接电路如图在原理图设计窗口执行菜单命令tools>SmithChart,弹出“SmartComponent”对话框。选择“UpdateSmartComponentfromSmithChartUtility”单击“OK”设置Freq=GHzZ=Ohm。单击“DefineSourceloadNetworkterminations”按钮将弹出“NetworkTerminations”对话框设置源和负载阻抗如下图所示然后依次单击“Apply”和“OK”源(小圆标记)和负载(方形标记)在Smith圆图上位置如下图所示。,采用LC分立器件匹配过程点击“autoelementmatch”得到下图首先选择第一种情况即点击得到单击“BuildADSCircuit”按钮即可生成相应的电路选中DASmithChartMatch控件单击图标可以查看匹配电路此时从图上可得到精确的c和L的值单击“”图标返回后原电路单击“”图标进行仿真并且要求其显示S(,)和S(,)曲线重复步骤可以得到另外一种L型匹配电路()可得到相应的smithchart()相应的匹配网络电路()S和S的曲线结论::第一种情况经过仿真之后从第一种匹配网络得到的S(,)和S(,)的曲线可以看出在频率达到MHZ的时候在加入L型匹配网络之后的电路中其没有反射即能被全部传输达到最大传输功率此时简单的L型匹配网络达到了很好的匹配效果。但随高于MHZ之后其效果匹配效果变差。:第二种情况经过加入匹配网络之后从得到的S(,)和S(,)的曲线可以看出在小于MHZ的时候其效果很差随着频率的增加在MHZ的时候几乎达到达到理想的匹配即没有反射波。但再随着频率的增加效果稍微变差。但总体效果还是不错的总之两种情况都能在中心频率上达到理想的匹配。

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