50.0 25.0 10.0 0.01
0.004 0.08 50.0 25.0 10.0 0.01
0.04
0.02
0.02
0.02
0.004 0.04
0.02
50.0 L
50.0 C 25.0 Zin C ZL 100
C 25.0 Zin C ZL Zin 200 L ZL 25.0 100 L 100 50.0 50.0
ZL
500.0
0.2 0.08 0.2 0.04 0.02 0.01 0.004 0.04
Z0
200 100
500.0
0.004 0.08 50.0 25.0 10.0 0.01
0.02
《射频通信电路》程知群
6.2.3 集总参数L形匹配电路


目的
从负载点出发向匹配点移动；


规则
沿着Z-Y Smith圆图中的等电阻圆或等电导圆移动； 每一次移动都对应一个电抗器件；
L=8.1nH
0.4
0.2 0.08 0.2 0.04 0.02 0.01 0.004 0.04
Z0
200 100
500.0
0.2
0.004 0.08 50.0
0.0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
B
Qn=2
25.0 10.0 0.01
f (GHz)
L=1.6nH
LL=1.6nH Zin=50W
《射频通信电路》程知群
6.2.3 集总参数L形匹配电路
在1GHz的频率下，设计一个两元件L 形匹配电路把负载ZL=10+j10W的负载 匹配到特征阻抗为Z0=50W的传输线。
TML L
Zin
1 1 jC j L Z L
Z0
Z0=50W
C
ZL=10+j10W
10 1 2 50 102 L 10 10 L C 0 2 2 10 L 10
C=5.3pF
f=3GHz
S11 L=4.0nH ZL=10+j10W
《射频通信电路》程知群
6.2.4 匹配禁区和频率响应
品质因子Q、3dB带宽B 和中心频率f0关系
Q
f0 B
1 Gn 1 Gn
Qn
Xn B n Rn Gn
Gn Gr jGi
Zn Z0
Qn
Xn 2Gi Rn 1 Gr2 Gi2
传输线变压器应用 2 : 阻抗变换
RS/2 + VS + VS RS/2 RS=300W 3 4 RL=75W 1 2
《射频通信电路》程知群
6.2.3 集总参数L形匹配电路
C C L L L ZL Zin ZL
Zin
L
ZL
Zin
C
ZL
Zin
C
C
C
L
L ZL
Zin
L
ZL
Zin
C
ZL
Zin
L
Zin
C
ZL
Z0
200
500.0
0.2 0.04
并联电容
100 0.004
0.08 0.02 0.01
50.0
0.004 50.0 25.0 10.0 0.01
25.0 50.0
0.08
50.0 25.0 10.0
25.0 100
0.004 0.04
0.01
0.02
100
0.02
200 10.0
10.0 200
2
圆心
1 0, Qn
结论:
半径
1
1 Qn2
Q=4 Q=2 Q=1
节点越靠近SMITH圆图的 实轴，节点的品质因子Qn 越低，即带宽越宽； 节点越靠近反射圆图，节 点的品质因子Qn越高，即 带宽越窄。 可以证明：整个匹配电路的 加载品质因子与匹配电路节 点品质因子关系
1 1 2 Gr Gi 2 1 2 Qn Qn
2
圆心
1 0, Qn
1 1 Qn2
半径
《射频通信电路》程知群
6.2.4 匹配禁区和频率响应
1 1 Gr2 Gi 2 1 2 Qn Qn
Zin=Z0
L 1.59nH C 6.37 pF
f=1GHz
《射频通信电路》程知群
6.2.3 集总参数L形匹配电路
50.0
TML
L
25.0
100
Z0=50W
C
ZL=10+j10W
10.0
200
ZL
500.0
Zin=Z0
0.2 0.08 0.2 0.04 100 0.004 0.08 0.02 0.01 0.004 0.04 50.0 25.0 10.0 0.01
500.0
500.0
L
0.2 0.08
Z0
200 100
500.0
0.2 0.08 0.2
Z0
200 100
500.0
Z0
C
ZL
0.2 0.04 0.02 0.01 0.004 0.04
0.004 0.08 50.0 25.0 10.0 0.01
0.08
0.04 0.02 0.01 0.004 0.04
0.2
Z0
0.08 0.04 0.02 0.01 200 100
500.0 0.2 0.08 0.2 0.004 0.04 0.02 0.01 0.004 0.04 100 0.004 25.0 10.0 0.01 0.08 50.0 25.0 10.0 0.01
0.004
Z0
200
500.0
0.08
C=5.3pF
LL=1.6nH
0.02
Zin=50W
C=6.4pF
RL=10W
L=4.0nH
RL=10W
ZL=10+j10W (a)
ZL=10+j10W (b)
《射频通信电路》程知群
6.2.5 T形和形匹配电路
在1GHz的频率下，设计两个T形匹配网络把负 载阻抗ZL=15-j10变换到Z0=50Ω，并且要求匹 配电路节点品质因数为Qn=5



串联 v.s. 并联
沿着等电阻圆移动对应一个串联电路； 沿着等电导圆移动对应一个并联电路；


方向
向上移动对应于电感器件； 向下移动对应于电容器件； 在短路点和开路点附近的区域是例外。
并L 并C
串L 串C
《射频通信电路》程知群
6.2.4 匹配禁区和频率响应
问题: 任何LC匹配网络都 能把ZL匹配到Z0吗?
GL
L
Z0
匹配网络
ZL
Z0
C
ZL
Zin=Z0
ZMS=ZL*
《射频通信电路》程知群
6.2.4 匹配禁区和频率响应
50.0
50.0
25.0 100
25.0
100
200
200 10.0
10.0
500.0
500.0
0.2
Z0
0.08 200 100
短路
0.2
500.0
0.2 0.08 0.04 0.02 0.01 0.004 0.04
传输线
线长远小 于λ
RS
强耦合 1:1变压器
《射频通信电路》程知群
6.2.1 变压器阻抗变换电路
传输线变压器应用2: 阻抗平衡与非平衡变换，如下图
RS/2 + VS + VS RS/2 3 4 1 2 RL VS RS + V1 3 4 1 2 V2 RL/2 RL/2
《射频通信电路》程知群
6.2.1 变压器阻抗变换电路
2
应用于低频 高频时磁芯损耗大
Rin V1 I 2 N1 RL I1 V2 N 2
《射频通信电路》程知群
6.2.1 变压器阻抗变换电路
RS=Z0=RL
RL 4
线长小于 λ/8
RS + VS 3 1 2
Z0
TML 4
RL
2
行波 无耦合
RS + VS 1 3 1 + VS 2 3 4 RL
Zin=50W
C=6.4pF
RL=10W
L=4.0nH
RL=10W
ZL=10+j10W (a)
ZL=10+j10W (b)
《射频通信电路》程知群
6.2.4 匹配禁区和频率响应
L=1.6nH
S11
C=6.4pF
ZL=10+j10W
f=3GHz f=300MHz
f=300MHz
f=1GHz
f=1GHz
6.1 匹配电路的概念

目的：

获得最大功率传输 获得最小系统噪声 获得最佳频率响应 获得最大功率容量等多种标准

应用：

低噪声放大电路 宽频带放大电路 功率放大电路等射频电路中
《射频通信电路》程知群
6.2 集总参数匹配电路

6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.2.4 6.2.5
50.0 25.0 100
L1=20.6nH
L2=13.4nH
Q=5.0
10.0
200
C=3.1pF
500.0
ZL=15-j10W
0.2 0.08 0.2 0.04 0.02 0.01 0.004