我是乙個推崇利用阻抗來解釋一切的人,所以我盡可能從阻抗的角度來解釋所有的射頻現象。而在此之前,我們先精講史密斯原圖,理論上講,玩轉原圖才是真的懂了阻抗的精髓。如前文所述,史密斯原圖只是乙個單位圓,可是這個圓內部按照不同的說法,可以有很多分區域的方式。在精講1中,介紹了圓內部的幾個區域,接下來我們講圓內部的弧線軌跡。
史密斯原圖上的阻抗都是50ohm歸一化的,最中心的點顯示1,意思就是50ohm。
等電阻圓當你在電路上放置乙個器件,阻抗實部不變,而僅是虛部變化,阻抗點變化的軌跡就是等電阻圓。
等電導圓當你在電路上放置乙個器件,阻抗倒數實部不變,而僅是虛部變化,阻抗點變化的軌跡就是等電導圓。
上面兩個概念,可以用下圖來形象的說明:(圖中,等阻抗圓就是等電阻圓)
等電抗圓當你在電路上放置乙個器件,阻抗虛部不變,而僅是實部變化,阻抗點變化的軌跡就是等電抗圓。
等電納圓 相當於等電抗圓旋轉180度。
圓周上的點表示具有相同虛部x的阻抗。例如,x=1的圓以(1, 1)為圓心,半徑為1。所有的圓
(x為常數)都包括點(1, 0)。與實部圓周不同的是,x既可以是正數也可以是負數。
等q值曲線 意味著各級匹配的頻寬是一樣的。
等反射係數圓
我一直堅信,無論多麼難的問題都架不住舉個例子
在史密斯原圖上給定乙個阻抗點,比如說p點吧,阻抗大概是25ohm+25j 的樣子。接下來我們討論在它一端加上乙個器件,可能的軌跡,假設頻率為1ghz吧。注意啊,這裡非常重要!
下圖中有四種情況,
1併聯電容,併聯就是parallel,所以是cp,阻抗會怎麼跑呢?圖中給出的是它會沿著等電導圓順時針移動。電容越大,跑的越遠。同樣的電容,頻率越高,跑的越遠!如果你要調是乙個寬頻的電路就要注意了,加乙個元器件,對高頻和低頻的影響是不同的,需要找到平衡點。
了解了這裡的規律,你就可以通過調節併聯電容的容值來決定阻抗的停止的地點。
2串聯電容 cs, 沿著等電導圓逆時針旋轉。圖1中,左下方紅色 cs的軌跡。
規律: 電容越小,移動的越遠。同樣的電容,頻率越低,跑的越遠。
3串聯電感 ls軌跡沿著等電阻圓順時針移動,
規律: 電感越大,移動的越遠。
同樣的電感,頻率越高,跑的越遠
4併聯電感 lp,軌跡沿著等電導圓逆時針移動,
規律: 電感越小,移動的越遠。
同樣的併聯電感值,頻率越低,跑的越遠
5 串聯微帶線:
以微帶線特性阻抗的值(假設25ohm)為中心,以該阻抗點到25ohm的距離為半徑,順時針轉動,在水平方向上移動比併聯電容快。
6 併聯微帶線(短路到地)
7 變壓器的移動軌跡
變壓器也可以用來匹配阻抗,一般用於超低頻率,變壓比越大,移動越遠。
p1到p2點,為乙個變壓器的移動軌跡,沿著等q值曲線移動。
上面的幾種電路就是射頻匹配常用的,其餘那些基本上能等效成上面這些電路的組合。熟記這些規律,就能在匹配中靈活應用。
匹配的過程是這樣的:
1 給定乙個電路,它都會有個阻抗,這個可以用射頻儀器測出來。不管多少,肯定會有乙個的,假設在5gh在下是z=25+25j吧,匹配的目的是把該阻抗變換到50ohm。
2 先併聯乙個電容,讓它沿著等電導圓順時針移動到達實軸的下邊,乙個z1=50+40j 左右的地方,實部一定要是50 ohm
3 在串聯乙個電感,讓它沿著等電阻圓到達50 ohm,完成匹配。
這是單點匹配的過程,在smith chart 的工具上很容易做出來,大家可以自己的找乙個試試。
本部分完。
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