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矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量阻抗匹配,,你想知道的都在這里!

來源:深圳市元鋒科技有限公司   2021年08月16日 17:44  

如何利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量一個理想的阻抗匹配,,

關(guān)于阻抗匹配,,你想知道的都在這里!



什么是阻抗

在電學(xué)中,,常把對電路中電流所起的阻礙作用叫做阻抗,。阻抗單位為歐姆,常用Z表示,,是一個復(fù)數(shù)Z= R+i( ωL1/(ωC))

具體說來阻抗可分為兩個部分,,電阻(實部)和電抗(虛部)。

其中電抗又包括容抗和感抗,,由電容引起的電流阻礙稱為容抗,由電感引起的電流阻礙稱為感抗,。

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阻抗匹配的理想模型

射頻工程師大都遇到過匹配阻抗的問題,,通俗的講,阻抗匹配的目的是確保能實現(xiàn)信號或能量從“信號源”到“負載”的有效傳送

 

其模型當(dāng)然是希望Source端的輸出阻抗為50歐姆,,傳輸線的阻抗為50歐姆,,Load端的輸入阻抗也是50歐姆,,一路50歐姆下去

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然而實際情況是:源端阻抗不會是50ohm,,負載端阻抗也不會是50ohm,,這個時候就需要若干個阻抗匹配電路

 

而匹配電路就是由電感和電容所構(gòu)成,這個時候我們就需要使用電容和電感來進行阻抗匹配電路調(diào)試,,以達到RF性能*,。

 

阻抗匹配的方法

阻抗匹配的方法主要有兩個,一是改變阻抗力,,二是調(diào)整傳輸線,。

改變阻抗力就是通過電容、電感與負載的串并聯(lián)調(diào)整負載阻抗值,,以達到源和負載阻抗匹配,。

調(diào)整傳輸線是加長源和負載間的距離,配合電容和電感把阻抗力調(diào)整為零,。

此時信號不會發(fā)生發(fā)射,,能量都能被負載吸收。

高速PCB布線中,,一般把數(shù)字信號的走線阻抗設(shè)計為50歐姆,。一般規(guī)定同軸電纜基帶50歐姆,頻帶75歐姆,,對絞線(差分)為85-100歐姆,。

Smith圓圖在RF匹配電路調(diào)試中的應(yīng)用

 

Smith圓圖上可以反映出如下信息: 阻抗參數(shù)Z,導(dǎo)納參數(shù)Y,,品質(zhì)因子Q,,反射系數(shù),駐波系數(shù),,噪聲系數(shù),,增益,穩(wěn)定因子,,功率,,效率,頻率信息等抗等參數(shù),。

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是不是一臉懵,,我們還是來看阻抗圓圖吧:




阻抗圓圖的構(gòu)圖原理是利用輸入阻抗與電壓反射系數(shù)之間的一一對應(yīng)關(guān)系,將歸一化輸入阻抗表示在反射系數(shù)極坐標(biāo)系中,,其特點歸納如下:

 

1.上半圓阻抗為感抗,,下半圓阻抗為容抗;

 

2.實軸為純電阻,,單位圓為純電抗,;

 

3.實軸的右半軸皆為電壓波腹點(除開路點),,左半軸皆為電壓波節(jié)點(除短路點);

 

4.匹配點(1,,0),,開路點(∞,∞)和短路點(0,,0),;

 

5.兩個特殊圓:的為純電抗圓,與虛軸相切的為匹配圓,;

 

6.兩個旋轉(zhuǎn)方向:逆時針轉(zhuǎn)為向負載移動,,順時針轉(zhuǎn)為向波源移動。

 

導(dǎo)納圓圖與阻抗圓圖互為中心對稱,,同一張圓圖,,即可以當(dāng)作阻抗圓圖來用,也可以當(dāng)作導(dǎo)納圓圖來用,,但是在進行每一次操作時,,若作為阻抗圓圖用則不能作為導(dǎo)納圓圖。

 

Smith圓圖中,,能表示出一些很有意思的特征:

 

在負載之前串聯(lián)或并聯(lián)一個可變電感/電容,,電路圖如下圖左側(cè)4個圖所示,將得到Smith圓圖上右側(cè)的幾條曲線,。對應(yīng)Smith阻抗圓及導(dǎo)納圓,,其運動軌跡如下:

 

1、使用Smith阻抗圓時,,串聯(lián)電感順時針轉(zhuǎn),,串聯(lián)電容逆時針轉(zhuǎn);

 

2,、使用Smith導(dǎo)納圓時,,并聯(lián)電感,逆時針轉(zhuǎn),,并聯(lián)電容順時針轉(zhuǎn),。

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