史密斯圓圖串並聯口訣_阻抗匹配與史密斯圓圖基本原理

本文利用史密斯圓圖作為RF阻抗匹配的設計指南。文中給出了反射係數、阻抗和導納的作圖範例，並用作圖法設計了一個頻率為60MHz的匹配網路。

實踐證明：史密斯圓圖仍然是計算傳輸線阻抗的基本工具。

在處理RF系統的實際應用問題時，總會遇到一些非常困難的工作，對各部分級聯電路的不同阻抗進行匹配就是其中之一。一般情況下，需要進行匹配的電路包括天線與低噪聲放大器(LNA)之間的匹配、功率放大器輸出(RFOUT)與天線之間的匹配、LNA/VCO輸出與混頻器輸入之間的匹配。匹配的目的是為了保證訊號或能量有效地從“訊號源”傳送到“負載”。

在高頻端，寄生元件(比如連線上的電感、板層之間的電容和導體的電阻)對匹配網路具有明顯的、不可預知的影響。頻率在數十兆赫茲以上時，理論計算和模擬已經遠遠不能滿足要求，為了得到適當的最終結果，還必須考慮在實驗室中進行的RF測試、並進行適當調諧。需要用計算值確定電路的結構型別和相應的目標元件值。

有很多種阻抗匹配的方法，包括:計算機模擬: 由於這類軟體是為不同功能設計的而不只是用於阻抗匹配，所以使用起來比較複雜。設計者必須熟悉用正確的格式輸入眾多的資料。設計人員還需要具有從大量的輸出結果中找到有用資料的技能。另外，除非計算機是專門為這個用途製造的，否則電路模擬軟體不可能預裝在計算機上。

手工計算: 這是一種極其繁瑣的方法，因為需要用到較長(“幾公里”)的計算公式、並且被處理的資料多為複數。

經驗: 只有在RF領域工作過多年的人才能使用這種方法。總之，它只適合於資深的專家。

本文的主要目的是複習史密斯圓圖的結構和背景知識，並且總結它在實際中的應用方法。討論的主題包括引數的實際範例，比如找出匹配網路元件的數值。當然，史密斯圓圖不僅能夠為我們找出最大功率傳輸的匹配網路，還能幫助設計者最佳化噪聲係數，確定品質因數的影響以及進行穩定性分析。

圖1. 阻抗和史密斯圓圖基礎

基礎知識

在介紹史密斯圓圖的使用之前，最好回顧一下RF環境下(大於100MHz) IC連線的電磁波傳播現象。這對RS-485傳輸線、PA和天線