1. 史密斯圆图仿真软件
功率放大器的匹配方法 在线性网络设计中,为获得最大功率传输,网络通常采用共轭阻抗匹配方式,但由于功率放大器输入、输出阻抗呈现非线性,不可能实现共轭匹配,通常是将50Ω负载变换到这样一个阻抗值,其实部可在输入、输出偏置电压下获得最大输出功率,其虚部可以将晶体管内部寄生元件调谐掉,该网络变换成的阻抗称为最佳负载阻抗,也称为动态输出阻抗。 由于功率放大器工作于非线性,小信号放大器的网络设计方法不再适用。通常采用以下三种方法来设计功率放大器的匹配网络:动态阻抗法、大信号S参数法和负载牵引法。 1、动态阻抗法 动态阻抗法要求提供大信号工作状态下的动态输入、输出阻抗。动态阻抗测试原理是:将功率管调整到最大功率输出状态,然后分别测出从信号源向功率管输入端看去、从负载向输出端看去的阻抗,其阻抗值即为动态输入(Zin)、动态输出阻抗(ZOL), 2、大信号S参数法 利用大信号S参数可以进行功率放大器的功率增益、稳定性的分析和增益、平坦度的设计。用大信号S参数设计功率放大器时,除了应根据输出功率的大小选择负载阻抗外,还可以根据绝对稳定条件和潜在不稳定条件两种情况分别进行考虑。由于大信号S参数的测量比较困难,通常采用双信号法或大电流直流拟合法来测量大信号S参数。 3、负载牵引法 负载牵引法要求给出对应各种不同的输出功率、功率增益和效率等参数的数据,由计算机进行综合设计。其设计系统较为复杂。通常对于大功率晶体管而言,厂家都会给出功率晶体管道动态输入、输出阻抗。 由于匹配网络设计一般以50W(即史密斯圆图圆心)为准,所以采用以上三种方法,无论是通过仿真软件还是实际仪器如矢量网络分析仪,都要在史 密斯圆图上匹配到50W。 匹配电路设计目标 1、输入匹配电路:把微波晶体管的复数输入阻抗变换为50W电阻性的源阻抗 1) 最佳噪声:Gout1=Gopt (Zout1=Zopt=1/Yopt); 2) 最大功率增益:Zout1=Zin*。
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负载归一化,Zl/Z0,圆图中找等阻抗图和等电抗图画出,连接大圆心到该点,长度为反射系数模值,与正向横轴夹角为其相角。其实就这问题而言,反射系数=Zl-Z0/Zl+Z0就行了。
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功率放大器的匹配方法
在线性网络设计中,为获得最大功率传输,网络通常采用共轭阻抗匹配方式,但由于功率放大器输入、输出阻抗呈现非线性,不可能实现共轭匹配,通常是将50Ω负载变换到这样一个阻抗值,其实部可在输入、输出偏置电压下获得最大输出功率,其虚部可以将晶体管内部寄生元件调谐掉,该网络变换成的阻抗称为最佳负载阻抗,也称为动态输出阻抗。
由于功率放大器工作于非线性,小信号放大器的网络设计方法不再适用。通常采用以下三种方法来设计功率放大器的匹配网络:动态阻抗法、大信号S参数法和负载牵引法。
1、动态阻抗法 动态阻抗法要求提供大信号工作状态下的动态输入、输出阻抗。动态阻抗测试原理是:将功率管调整到最大功率输出状态,然后分别测出从信号源向功率管输入端看去、从负载向输出端看去的阻抗,其阻抗值即为动态输入(Zin)、动态输出阻抗(ZOL),
2、大信号S参数法 利用大信号S参数可以进行功率放大器的功率增益、稳定性的分析和增益、平坦度的设计。用大信号S参数设计功率放大器时,除了应根据输出功率的大小选择负载阻抗外,还可以根据绝对稳定条件和潜在不稳定条件两种情况分别进行考虑。由于大信号S参数的测量比较困难,通常采用双信号法或大电流直流拟合法来测量大信号S参数。 3、负载牵引法
负载牵引法要求给出对应各种不同的输出功率、功率增益和效率等参数的数据,由计算机进行综合设计。其设计系统较为复杂。通常对于大功率晶体管而言,厂家都会给出功率晶体管道动态输入、输出阻抗。
由于匹配网络设计一般以50W(即史密斯圆图圆心)为准,所以采用以上三种方法,无论是通过仿真软件还是实际仪器如矢量网络分析仪,都要在史 密斯圆图上匹配到50W。
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史密夫图表又称史密斯圆图)是在反射系散平面上标绘有归一化输入阻抗(或导纳)等值圆族的计算图。是一款用于电机与电子工程学的图表,主要用于传输线的阻抗匹配上。
该图由三个圆系构成,用以在传输线和某些波导问题中利用图解法求解,以避免繁琐的运算。
一条传输线(transmission line)的电阻抗力(impedance)会随其长度而改变,要设计一套匹配(matching)的线路,需要通过不少繁复的计算程序,史密夫图表的特点便是省略一些计算程序。
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用ADS来举例,在元件库下拉栏里选择simulation-S-param库,调出来端口term,S参数仿真控件,再在smith chart matching里把smith圆图放在两个端口中间连起来,端口记得接地,这个元件库在一堆passive的下面一个,把左面端口设置成你想要的阻抗共轭值,比如,你管子的输出阻抗是50Ω+100Ω,你就把端口设成Z=50-j*100,然后点在那个圆图标志上,单击选中,在tools里选择Smithchart,点那个Z*,设置成Z的共轭,也就是你管子输出阻抗,左面是各种串并联阻抗的形式,这个你看看就会了,记得要改你的频率,还有S参数SP1的频率也是,看你需求了,最后你应该是用一堆元件,把圆图中心的点和你想要的那个Z*连起来,在匹配的时候把circles里的Q打开,设置成1.5,你的匹配线不要超出这个范围。大概就是这样吧,具体还有要涉及到版图里微带线的问题,还是要看下书。