设计匹配网络(第2部分:单存根传输线)
此示例显示如何使用RF Toolbox来确定最大化传送到50欧姆负载和系统的电源的输入和输出匹配网络。设计输入和输出匹配网络是放大器设计的重要组成部分。该示例首先计算同时缀合物匹配的反射因子，然后在指定的频率下确定分流器中的分流管件的放置。最后，该示例将匹配网络与放大器汇集并绘制结果。
创建一个rfckt.amplifier对象
创建一个rfckt.amplifier对象表示文件中测量的频率相关的S参数数据描述的放大器samplebjt2.s2p。然后,提取频率相关的s参数数据rfckt.amplifier对象。
amp =阅读(rfckt.amplifier,“samplebjt2.s2p”）;[Sparams，Allfreq] =提取物（amp.analyzedresult，“S_Parameters”）;
检查放大器稳定性
在进行设计之前，确定放大器无条件稳定的测量频率。使用stabilitymu功能计算μ和muprime在每个频率。然后，检查返回的值μ都大于1。这个准则是无条件稳定性的充分必要条件。如果放大器不是无条件稳定的，打印出相应的频率值。
(μ,muprime) = stabilitymu (sparams);图绘制(AllFreq / 1 e9、μ“——”AllFreq / 1 e9 muprime,'r')传说(“亩”那“亩”那“位置”那'最好的事物')标题(“稳定性参数mu和mu'”)包含(“频率(GHz)”的）
disp (“在放大器不是无条件稳定的情况下测量的频率”的）
放大器非无条件稳定的测量频率:
FPRINTF（' \ tFrequency = % .1e \ n 'AllFreq(μ< = 1)
频率= 1.0e+09
在这个例子中，放大器在除1.0 GHz和1.1 GHz以外的所有测量频率都是无条件稳定的。
确定源和负载匹配网络的同时共轭匹配
开始设计输入输出匹配网络，将放大器接口处同时共轭匹配的反射系数转换为适当的源和负载导纳。本例使用的无损传输线匹配方案如下:
这一单存根匹配方案的设计参数是存根的位置与放大器接口和存根长度的参考。该程序使用以下设计原则:
史密斯图的中心代表一个标准化的源或负载阻抗。
沿传输线运动相当于穿越半径为反射系数大小的以史密斯图原点为中心的圆。
当导纳(传输线)与单位导圆相交时，可以在传输线上的点上插入一个传输线短节。在这个位置，短端将抵消传输线电纳，导致电导等于负载或源端。
此示例使用yz smith图表，因为使用此类型的smith图表更容易与传输线一起向并行添加存根。
计算和绘制复杂负载和源反射系数
计算并绘制所有复杂的负载和源反射系数，用于在所有测量的频率数据点处同时共轭匹配，该频率是无条件稳定的。这些反射系数在放大器接口处测量。
AllGammaL =计算(amp,“GammaML”那“没有”）;AllGammaS =计算(amp,“GammaMS”那“没有”）;hsm = smithplot([AllGammaL{:} AllGammaS{:}]);歌舞青春。LegendLabels = {#伽马毫升的那'#gamma ms'}；
确定单一频率下的负载反射系数
求负载反射系数，GammaL，用于设计频率为1.9 GHz的输出匹配网络。
freq = AllFreq(AllFreq == 1.9e9);GammaL = AllGammaL{1}(AllFreq == 1.99 e9)
= -0.0421 + 0.2931i
绘制负载反射系数啮合常数圆圈
绘制一个以标准化的入场史密斯图源为中心的圆圈，其半径等于幅度GammaL。这个圆上的一点代表传输线上特定位置的反射系数。放大器接口传输线的反射系数为GammaL，图中中心为归一化负荷导纳，y_l.。示例使用圆圈方法在史密斯图表上画出所有适当的圆。
hsm = smithplot;圆圈（AMP，FREQ，“伽马”，abs（γ），hsm）;hsm.gridtype =“yz”;持有所有绘图（0,0，“k”。那“MarkerSize”16)情节(GammaL“k”。那“MarkerSize”，16) TXTSTR = sprintf(' \ \ Gamma_ {L} \ \字形大小{8}\ \男朋友= \ \ %年代中期\ \ % s ^ \ \中国保监会的那......num2str (abs (GammaL), 4), num2str((角(GammaL) * 180 / pi), 4));文本(真实(GammaL),图像放大(GammaL) + 1。,txtstr,“字形大小”，10，......“FontUnits”那'标准化'）;绘图（0,0，'r', 0, 0,“k”。那“线宽”2,“MarkerSize”16);文本(0.05,0,“y_L”那“字形大小”，12，“FontUnits”那'标准化'的）
画出统一恒导圆并找出交点
为了确定stub波长(电纳)及其相对于放大器负载匹配接口的位置，绘制归一化单位电导圆和等幅圆，并找出这两个圆的交点。使用数据游标交互式地或使用辅助函数分析地找到交叉点，find_circle_intersections_helper。这个例子使用了helper函数。这些圆在两点相交。这个例子使用了第三象限点，它被标记为“A”。单位电导圆圆心为(-.5,0)，半径为.5。等星等圆的圆心为(0,0)，半径为GammaL。
圆圈（AMP，FREQ，‘G’1、hsm);hsm.ColorOrder(2，:) = [1 0 0];[~，pt2] = impd_match_find_circle_intersections_helper ([0 0]，......ABS（伽马），[ - 。5 0]，5）;=√(pt2(1)^2 + pt2(2)^2);GammaAngA =量化(pt2 (2), pt2 (1));ax = hsm.parent.currentaxes;握住（斧头，“上”）;情节(ax, pt2 (1) pt2 (2),“k”。那“MarkerSize”16);txtstr = sprintf（“= \ \ %年代中期\ \ % s ^ \ \中国保监会的num2str (GammaMagA 4),......num2str (GammaAngA * 180 /π,4));文本(ax, pt2 (1) pt2 (2) 07, txtstr,“字形大小”，8，“FontUnits”那'标准化'那......“FontWeight”那'胆大'container = hsm.parent;注释（容器，“文本框”那“VerticalAlignment”那“中间”那......'细绳', {'统一'那“导”那'圆圈'}，......'水平对齐'那“中心”那“字形大小”，8，......“EdgeColor”，[0.04314 0.5176 0.7804]，......“写成BackgroundColor”(1 1 1),“位置”，[0.1403 0.1608 0.1472 0.1396])注释(容器，“箭头”，[0.2786 0.3286]，[0.2778 0.3310])注释(容器，“文本框”那“VerticalAlignment”那“中间”那......'细绳', {“不变”那“级”那'圆圈'}，......'水平对齐'那“中心”那“字形大小”，8，......“EdgeColor”，[0.04314 0.5176 0.7804]，......“写成BackgroundColor”(1 1 1),“位置”，[0.8107 0.3355 0.1286 0.1454])注释(容器，“箭头”，[0.8179 0.5761]，[0.4301 0.4887]）;
计算输出匹配网络的存根位置和存根长度
在放大器负载接口的波长中，开路短线的位置是a点和GammaL。当点“a”出现在第三象限和GammaL在第二象限中落在第二象限中，波长的存根位置如下计算：
stuppositionout =（（2 * pi + gammaanga） - 角度（伽马））/（4 * pi）
StubPositionOut = 0.2147
存根值是将归一化负载导纳(史密斯图的中心)移动到常数幅圆上的“A”点所需的电纳量。一根断开的短线路可用来提供这个电纳值。它的波长由史密斯图上的开路导纳点(下图中的M点)到图外缘所需电纳点N的角旋转量来定义。点N是一个电纳常数等于点a电纳的圆与单位圆相交的地方。此外,闲置下面的公式要求“N”属于第三或第四象限。
GammaA = GammaMagA * exp (1 j * GammaAngA);bA = imag((1 - GammaA)/(1 + GammaA));StubLengthOut =量化(2 * bA / (1 + bA ^ 2),英航^ (1 - 2)/ (1 + bA ^ 2)) /(4 *π)
Stublengthout = 0.0883
计算输入匹配网络的Stub位置和Stub长度
在前几节中，示例计算了输出匹配传输网络所需的长度和位置(以波长为单位)。按照同样的方法，计算输入匹配网络的行长:
GammaS = AllGammaS{1}(AllFreq == 1.99 e9)
gamma = -0.0099 + 0.2501i
[pt1,pt2] = impd_match_find_circle_intersections_helper ([0 0]，......abs(γ),(-。5 0]。5);=√(pt2(1)^2 + pt2(2)^2);GammaAngA =量化(pt2 (2), pt2 (1));GammaA = GammaMagA * exp (1 j * GammaAngA);bA = imag((1 - GammaA)/(1 + GammaA));StubPositionIn = ((2*pi + GammaAngA) - angle(GammaS))/(4*pi)
StubPositionIn = 0.2267
StublOngyin = -ATAN2（-2 * Ba /（1 + BA ^ 2），（1 - BA ^ 2）/（1 + BA ^ 2））/（4 * PI）
史布朗大高= 0.0759.
验证设计
为了验证设计，使用50欧姆微带传输线为匹配网络组装电路。首先，通过以1.9 GHz的设计频率分析默认微带传输线来确定微带线是合适的选择。
Stubtl4 = rfckt.microstrip;分析（StubTL4，FREQ）;z0 = stubtl4.z0;
这种特性阻抗接近所需的50欧姆阻抗，因此该示例可以使用这些微带线进行设计。
为了计算所需的传输线长度(以米为单位)，放置stub，分析微带以获得相速度值。
phase_vel = stubTL4.PV;
使用相位速度值，该速度值确定传输线波长和短管位置，以设置两个微带传输线的适当传输线长度，TL2和TL3。
TL2 = rfckt.microstrip ('lineLength', phase_vel /频率* StubPositionIn);TL3 = rfckt.microstrip ('lineLength', phase_vel /频率* StubPositionOut);
再次使用相速度来为每个存根指定存根长度和存根模式。
stubTL1 = rfckt.microstrip ('lineLength'phase_vel /频率* StubLengthIn......'StubMode'那“分流”那“终止”那“开放”）;集(stubTL4,'lineLength'phase_vel /频率* StubLengthOut......'StubMode'那“分流”那“终止”那“开放”的）
现在将电路元件级联并分析在1.5至2.3 GHz的频率范围内是否有匹配网络的放大器。
matched_amp = rfckt.cascade（'ckts'，{StubTL1，TL2，AMP，TL3，StubTL4}）;分析（Matched_amp，1.5e9：1E7：2.3E9）;分析（AMP，1.5E9：1E7：2.3E9）;
为了验证放大器输入端的同时共轭匹配，绘制S11匹配和不匹配电路的参数均以dB为单位。
clf plot（amp，“S11”那'D b')举行所有线=情节(matched_amp,“S11”那'D b'）;线。颜色='r';传奇('s_ {11} - 原始放大器'那's_ {11} - 匹配放大器')传说(“位置”那“东南”)举行从
为了验证放大器输出端的同时共轭匹配，绘制S22匹配和不匹配电路的参数均以dB为单位。
情节(amp,“S22”那'D b')举行所有线=情节(matched_amp,“S22”那'D b'）;线。颜色='r';传奇('S_{22} -原始放大器'那'S_{22} -匹配放大器')传说(“位置”那“东南”)举行从
最后，绘制换能器增益（Gt）和最大可用增益（Gmag)，以分贝表示匹配电路。
hlines = plot（matched_amp，“Gt”那“Gmag”那'D b'）;线(2)。颜色='r';
你可以看到换能器增益和最大可用增益在1.9 GHz时非常接近。
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