阻抗變換器設計

射頻電路設計實訓報告設計題目 阻抗變換器設計 系別年級專業(yè)設計組號 摘要：射頻設計的主要工作之一，就是使電路的某一部分與另一部分相匹配，在這兩部分之間實現(xiàn)最大功率傳輸，這就需要在射頻電路中加入阻抗變換器從而達到阻抗匹配的目的。阻抗變換器就是起到將壓電傳感器的高阻抗變換為信號放大處理部分需要的低阻抗。本設計是關于阻抗匹配和阻抗轉換器的一些阻抗匹配電路以及阻抗匹配的方法，用以實現(xiàn)匹配以及50Q到75Q以及75Q到50Q的阻抗轉換器。從而得到所需要的輸出阻抗以達到變換的目的。本次實驗以2個無源阻抗匹配器為例，分別采用簡單的電容電感的方式設計所需要的阻抗轉換器，制作出實物并進行測試。Abstract:OneofthemainRFdesignisapartofthceircuitandtheotherpartofthematchbetweenthetwopartstoachievemaximumpowertransfer,whichrequiresaddingtheRFcircuitimpedanceconvertertoachieveimpedancematchingpurposes.Impedancetransformerisplayedtoahighimpedancepiezoelectricsensorsignalamplificationprocessistransformedintosomeoftheneedsoflowimpedance.Thisdesignisaboutimpedancematchingandimpedanceconvertercircuitandimpedancematchingimpedancematchingsomeofthemethodsusedtoachievematchingandf5Cto7/and75Qto50/impedanceconverter.Inordertogettherequiredoutputimpedanceofachievingthepurposeoftransformation.Theexperimentwithtwopassiveimpedancematchingdevice,forexample,capacitanceandinductance,respectively,asimplewaytodesigntherequiredimpedanceconvertertoproduceaphysicalandtested.關鍵詞：射頻設計阻抗變換器阻抗匹配無源一、基本阻抗匹配理論當負載阻抗與傳輸線特性阻抗不相等或連接兩段特性阻抗不同的傳輸線時，由于阻抗不匹配會產生反射現(xiàn)象，從而導致傳輸系統(tǒng)的功率容量和傳輸效率下降，負載不能獲得最大功率。為了消除這種不良反射現(xiàn)象，可在其間接入阻抗變換器，以獲得良好的匹配。由圖2-1(a)可知，當Rl=Rs時可得最大輸出功率，稱此狀況為匹配狀態(tài)。圖(a) 輸入輸出功率關系圖圖(a) 輸入輸出功率關系圖圖(b) 廣義阻抗匹配此時：PI此時：PI2Rout LV2SR(RR)2 LSLRkRLSPinV2 RkRLSPinV2 S RRSLV2S—

R(1k)SPoutk

rrin推而廣之，如圖推而廣之，如圖2-1(b)時，形成廣義阻抗匹配。因此所示，當輸入阻抗ZS與負載阻抗ZL互為共軛，即ZS=ZL*阻抗匹配電路亦可稱為阻抗變換器。根據(jù)使用元件及工作頻率高低，阻抗變換器的設計方法大致可分為無源元件型和傳輸線型兩種。這里僅就無源元件型的設計進行說明。無源元件型電路是利用電感及電容來設計的。根據(jù)工作頻寬的大小，基本上可分為L型、T型和n型三種。二、設計實例：(―)設計一個工作中心頻率為10MHz,帶寬400KHz的50Q到75Q的T型阻抗變換器(Rs=50Q,Rl=75Q)。1.步驟：步驟一：確定各參數(shù)f0=10MHz，負載Q=10M/400K=25,Rs=50Q,Rl=75Qo步驟二：計算假想電阻R。vrmin=Min(R,R)=50Q,?R=Rmin(1+Q2)=31300步驟三：vRs〈Rl,??按照圖1-1所示,計算出xsi、X、X和X。P1 P2 S2Q'r1 -1 48/4442rLXQR 413250XR—4275.571S1SP1QXr-875285￡3xRQ 81754308.3P2QS2L22=24uH=10.4pF=24uH=10.4pF圖2-3(a圖t型匹配電路步驟四：選用圖1-2所示電路。電感和電容值如下：20uH, %=2疚;訂=12?7PF

Csl Cs2圖Csl Cs2圖1-22.仿真及結果：采用multisim11.0進行仿真，使用到函數(shù)信號發(fā)生器和波特儀，電源（信號發(fā)生器）接50歐電阻作為內阻，負載75歐電阻，中間為T型阻抗匹配網(wǎng)絡，仿真截圖如下：12B,10:18:50在9.507MHz,增益為12B,10:18:50在9.507MHz,增益為-11.69dB,2邊增益減小，符合設計中心頻率10MHz的標準。3.PCB截圖:4.原件列表：電容：12.7pF—個10.4pF—個（其中一個可以用可變電容代替）電感：20uH—個24uH—個（二）設計一個工作中心頻率為166.67KHZ，頻寬6.67KHZ的75Q到50Q的n型阻抗變換器（Rs=75Q,Rl=50Q）。1.步驟：步驟一：確定各參數(shù)基=166.67KHz，負載Q=166.67/6.67=25Rs=75Q,Rt=50Q。0 S L步驟二：計算假想電阻R。?.?RMAX(R,R) 25bmax SL???r?.?RMAX(R,R) 25bmax SL???rrmax—1Q20.10236步驟三：???Rs〉Rl，???按照圖1-3所示，計算出XS1、Xpi、Xp2和XS2。圖2圖2—4（a圖1—3匹配電路XRXQR=3 Q■R1=3l1=20.388,P1QS12\RXR=2.452XRQ=2.447P2QS222

步驟四：選用圖1-4所示電路。其中電感和電容值如下：12fX0P11fX0P2LS1LS2XS1步驟四：選用圖1-4所示電路。其中電感和電容值如下：12fX0P11fX0P2LS1LS2XS12：867uHnH2f0XSf 2..337iH0nHLs1CP1CP2Ls2309.73.187u8F1pF01.9389.u9F44pFCs1Lp1Cs2Lp2(c)2.仿真及結果。(c)采用multisimll.O進行仿真，使用到函數(shù)信號發(fā)生器和波特儀，電源（信號發(fā)生器）接75歐電阻作為內阻，負載50歐電阻，中間為n型阻抗匹配網(wǎng)絡，仿真截圖如下：率的設計標準。3:PCB截圖:

4.測試及結果。原件列表：電容：0.318uF—個0.39uF—個電感：2.865uH—個2.337uH—個三、設計體會：本次設計經(jīng)過了實驗原理分析、反復的設計、計算元器件選購、PCB布局、焊接、仿真及驗證，并最終取得了滿意的結果，滿足了設計要求并實現(xiàn)了電路功能，從這—點上說此設計是成功的。然而本設計中也有不足之處，硬件設計不夠完善，這是我要在日后繼續(xù)完善之處。總之本次設計是—次理論與實踐相結合的綜合性設計，在我們團隊共同努力下，讓我收獲很多，它不僅讓