射频集成电路设计第3章_无源RLC网络和阻抗匹配

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1、第三章无源RLC网络和阻抗匹配3.1无源RLC网络3.2串并联阻抗变换3.3抽头回路阻抗变换3.4阻抗匹配3.5总结3.1无源RLC网络3.1.1串联RLC网络3.1无源RLC网络谐振：LC1LC即0LC串联RLC网络的阻抗特性3.1无源RLC网络谐振时：3dB带宽与Q（空载品质因数）值关系：0有载品质因数：3.1无源RLC网络3.1.2并联RLC网络并联RLC网络的阻抗特性品质因子QP取不同值时并联谐振回路阻抗的幅频特性和相频特性3.2串并联阻抗变换1、串并联RLC网络2、电阻R和电抗X的串联形式和并联形式3.3回路抽头时的阻抗变换电感抽头和电容抽头的RLC谐振

2、回路•对图（a)考虑到回路的谐振频率令s=jω,同理对电容抽头的RLC谐振回路，有输入阻抗的实部减小到原来的n2倍。等效为电容C1和C2的串联实例已知f=1GHz,R1＝50ohm,R2＝5ohm,带宽25MHz,求L,C值。解：3.4阻抗匹配共轭匹配3.4阻抗匹配•匹配电路的概念•目的：获得最大功率传输获得最小系统噪声获得最佳频率响应获得最大功率容量等多种标准•应用：低噪声放大电路宽频带放大电路功率放大电路等射频电路中3.4.1集总参数L形匹配电路分立元件的8种电路结构Smith圆图匹配的方法•目的–从负载点出发向匹配点移动；•规则–沿着Z-YSmith圆图中的等电阻圆或等电导

3、圆移动；–每一次移动都对应一个电抗器件；•串联v.s.并联–沿着等电阻圆移动对应一个串联电路–沿着等电导圆移动对应一个并联电路；•方向–向上移动对应于电感器件–向下移动对应于电容器件–在短路点和开路点附近的区域是例外串并联电感电容后复负载阻抗的变化SeriesElementsShuntElementsSeriesShuntcapacitorcapacitorShuntSeriesinductorinductorZ-SmithChartY-SmithChart图解法设计步骤步骤一：计算源阻抗Z和负载阻抗Z的归一化值。SL步骤二：在圆图上找出源阻抗点,画出过该点的等电阻圆和等电导圆。

4、　步骤三：在圆图上找出负载阻抗的共轭点,画出过该点的等电阻圆和等电导圆。　步骤四：找出步骤二、三所画圆的交点,交点的个数就是可能的匹配电路拓扑个数。　步骤五：分别把源阻抗、负载阻抗沿相应的等反射系数圆移到步骤四的同一交点。两次移动的电抗（纳）或电纳（抗）变化就是所求电感或电容的电抗或电纳。步骤六：由工作频率计算出电感电容的实际值。　例1：在2GHz的频率下，设计一个两元件L形匹配电路将源阻抗Z=(50+j25)匹配到S负载阻抗Z=(25-j50).已知特征阻抗为LZ=50。C解：将Z和Z归一化SL•四个交点的归一化阻抗值和导纳值分别为四种可能的电路结构：例2：在1GHz的频

5、率下，设计一个两元件L形匹配电路把负载ZL=10+j10的负载匹配到特征阻抗为Z0=50的传输线。50.010025.020010.0Z500.0L0.2Z0500.00.082000.20.041000.0040.0250.00.080.0125.00.00410.00.040.010.023.4.2匹配禁区和频率响应确定匹配禁区的过程再串电感后阻抗Z的范围并电容后阻抗的变化范围MS确定匹配禁区的过程50.025.010020010.0500.0Z00.2500.00.082000.20.041000.0040.0250.00.080.0125.00.00410.00.04

6、0.010.02取共轭后得到可匹配Z的范围该匹配电路的匹配禁区LL形匹配电路在Smith图上的匹配禁区L形匹配电路在Smith图上的匹配禁区50.0L10025.0ZinCZL20010.0500.00.2Z0500.00.082000.20.041000.0040.0250.00.080.0125.00.00410.00.040.01L形匹配电路在Smith图上的匹配禁区50.0C10025.0ZinLZL20010.0500.00.2Z0500.00.082000.20.041000.0040.0250.00.080.0125.00.00410.00.040.010.02L形

7、匹配电路在Smith图上的匹配禁区L形匹配电路在Smith图上的匹配禁区50.0C10025.0ZinCZL20010.0500.00.2Z0500.00.082000.20.041000.0040.0250.00.080.0125.00.00410.00.040.010.02L形匹配电路在Smith图上的匹配禁区L形匹配电路在Smith图上的匹配禁区50.0L10025.0ZinLZL20010.0500.00.2Z0500.00.082000.20.041000.0040.0