您需要了解的有關(guān)射頻匹配網(wǎng)絡(luò)的5件事

射頻是我所知道的最接近魔法的東西。其中一些可能非常復(fù)雜，因此這里有五個帶有術(shù)語的想法需要理解，這樣您就不會迷失在射頻匹配對話中。

1. 阻抗匹配

在RF電路中，阻抗可以在很寬的頻率范圍內(nèi)變化。RF匹配網(wǎng)絡(luò)的主要目標(biāo)是匹配源和負(fù)載的阻抗，以最大限度地提高功率傳輸，并在所需的工作頻率范圍內(nèi)最小化反射。這需要了解源和負(fù)載的阻抗，并選擇在該頻率下產(chǎn)生匹配的組件。

2. 頻率響應(yīng)

RF匹配網(wǎng)絡(luò)的性能與頻率相關(guān)，因此確保網(wǎng)絡(luò)在所需頻率范圍內(nèi)提供所需的阻抗匹配水平非常重要。顯示這一點(diǎn)的兩個最重要的圖是網(wǎng)絡(luò)的回波損耗和插入損耗圖。

回波損耗是因阻抗不匹配而從傳輸線反射回源的功率量的量度。反射信號會降低發(fā)射信號的功率，因此您希望通過最小化反射來最大化功率傳輸，從而降低回波損耗。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，-10dB是可接受的反射損耗水平。這相當(dāng)于大約10%的信號功率，越低越好。在下圖中，您可以看到某個頻率范圍內(nèi)的回波損耗，顯示性能好的區(qū)域和性能較差的區(qū)域。

插入損耗是指信號通過匹配網(wǎng)絡(luò)時損失的功率量。重要的是將插入損耗降至最低，以確保網(wǎng)絡(luò)不會顯著降低負(fù)載的可用功率。例如，您通常不會在匹配網(wǎng)絡(luò)中使用僅電阻元件。您將期望在整個匹配網(wǎng)絡(luò)中有一些損耗，來自傳輸線和網(wǎng)絡(luò)中的無源或有源組件。將其保持在最低限度對于信號性能是最好的，越接近0dB越好，但是1dB到2dB通常是可接受的損耗水平。

3. 史密斯圖

史密斯圖是一種圖形工具，用于分析和設(shè)計(jì)射頻匹配網(wǎng)絡(luò)。它是復(fù)反射系數(shù)的極坐標(biāo)圖，并提供阻抗的可視化表示。這是損失圖的另一個更詳細(xì)的視圖。您要匹配的阻抗位于圓的中間，軸最右點(diǎn)開路，軸最左點(diǎn)短路。當(dāng)跡線在水平軸上方時，它顯示為更具電感性，軸下方則更具電容性。

使用史密斯圖時，目的是將跡線上的所需頻率轉(zhuǎn)換為盡可能靠近中心點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)最佳阻抗匹配。這是通過使用一些不同的匹配網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋪碓黾踊驕p少電容和電感來實(shí)現(xiàn)的。

4. 匹配技術(shù)

可以使用多種技術(shù)來設(shè)計(jì)RF匹配網(wǎng)絡(luò)，例如串聯(lián)和并聯(lián)LC網(wǎng)絡(luò)。技術(shù)的選擇取決于所需的阻抗匹配比和頻率范圍。

系列匹配：串聯(lián)匹配網(wǎng)絡(luò)由與傳輸線串聯(lián)的無源元件（如電感器或電容器）組成。

分流匹配：分流匹配網(wǎng)絡(luò)由與傳輸線并聯(lián)的無源元件組成。

Pi 匹配、L 匹配和 T 匹配：Pi、L 或 T 匹配網(wǎng)絡(luò)由串聯(lián)元件和分流元件的組合組成。

最適合給定應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)將取決于所需的阻抗轉(zhuǎn)換。此信息可以通過添加 L 或 C 分量來移動阻抗跡線，從而從史密斯圖得出此信息。

5. S參數(shù)

S 參數(shù)是一組電氣參數(shù)，用于描述放大器、濾波器和傳輸線等射頻組件的行為。它們用于預(yù)測這些組件在電路或系統(tǒng)中使用時的性能，并且通常使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀等專用設(shè)備進(jìn)行測量。

S 參數(shù)是根據(jù)散射矩陣定義的，散射矩陣與設(shè)備或系統(tǒng)的輸入和輸出信號相關(guān)。在雙端口模型中，有四個 S 參數(shù)：S11、S12、S21 和 S22。

S11表示器件的反射系數(shù)，即輸入端口的反射波與入射波之比。這就是我們上面提到的回波損耗。

S21表示傳輸系數(shù)，即端口2處的發(fā)射波與入射波的比值。這就是我們上面提到的插入損耗。

S12是反向變速器。它與S21相同，只是從輸入端口的角度來看。

S22 僅從輸出端口的角度來看與 S11 相同。

你有它。如果你能從高層次上理解這5個主題，那么你就知道什么是匹配網(wǎng)絡(luò)，為什么需要它，如何看待它的性能以及如何讓它變得更好。

審核編輯：郭婷