单节四分之一波变压器的设计

使用设计功能上的microstripLine对象创建 $50\Omega$输入传输线 $70．71\Omega$四分之一波长转换器的长度和宽度尺寸为工作频率 $2\mathrm{GHz}$．的默认衬底microstripLine特氟隆的厚度是 $1．6\mathrm{毫米}$．

频率= 2 e9;m50 =设计(microstripLine,频率,Z0 = 50, LineLength = 0.05);输入传输线m70 =设计(microstripLine,频率,Z0 = 70.71, LineLength = 0.25);%第一节

使用traceRectangular对象创建地平面、输入传输线和四分之一波传输线形状。

接地面尺寸%gndL = 2 * m50.Length + m70.Length;gndW = 5 * m50.Width;地面= traceRectangular (“长度”gndL,“宽度”, gndW);输入传输线Z0 = traceRectangular (“长度”, m50。length,“宽度”, m50。宽度，．..“中心”, (-gndL / 2 + m50。长度/ 2 0]);第一节四分之一波变压器Z1 = traceRectangular (“长度”, m70。length,“宽度”, m70。宽度，“中心”，．..[-gndL / 2 + m50.Length + m70。长度/ 2 0]);qline = Z0 + Z1;

使用pcbComponent创建四分之一波变压器，并使用lumpedElement的终端负载 $\mathrm{One\; hundred.}\Omega$把它放在四分之一波变压器的末端，用一个通道把负载连接到地。

pcb = pcbComponent;pcb。BoardShape =地面;pcb。BoardThickness = m50.Height;pcb。layers = {qline,m50.Substrate,ground}; pcb.FeedDiameter = m50.Width/2; pcb.FeedLocations = [-gndL/2 0 1 3]; pcb.ViaLocations = [-gndL/2+m50.Length+m70.Length,0,1,3]; pcb.ViaDiameter = m70.Width/2;%的负载ZL = lumpedElement;ZL。阻抗= 100;ZL。location = [-gndL/2+m50.Length+m70.Length,0,pcb.BoardThickness]; pcb.Load = ZL;%显示单节四分之一波变压器图,显示(pcb)

使用sparameters函数计算S参数，并使用rfplot函数。

sparams = sparameters (pcb, linspace (100 e6, 8 e9 51));图;rfplot (sparams)

它是从 ${\mathit{年代}}_{11}$在所需频率处阻抗完全匹配的值 $2\mathrm{GHz}$这里的量值小于 $-22\mathrm{dB}$带着 $2800\mathrm{兆赫}$．匹配也发生在频率 ${\mathit{Z}}_1$长度为 $（2\mathit{n}+1）\raisebox{1ex}{${\lambda }_0$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$4$}\right.，\mathit{n}＝0，1，2，3.．．．$

多段四分之一波变压器的设计

一般来说，单节变压器可以满足窄带阻抗匹配。这种变压器可以以一种有系统的方式扩展到多段，以在更宽的带宽[1]上产生最佳匹配特性。下面的例子是为设计三节切比雪夫匹配变压器来匹配a $\mathrm{One\; hundred.}\Omega$加载一个 $50\Omega$纹波电平= $0．05$．用[1]中给出的公式计算各截面的特征阻抗，其值为 ${\mathit{Z}}_1＝57．5\Omega ，{\mathit{Z}}_2＝70．7\Omega$和 ${\mathit{Z}}_{3.}＝87\Omega$．采用与单节四分之一波变压器设计相同的步骤设计了三节切比雪夫匹配变压器。

m50 =设计(microstripLine,频率,“Z0”, 50岁,“LineLength”, 0.05);输入传输线m57 =设计(microstripLine,频率,“Z0”, 57.5,“LineLength”, 0.25);%第一节m70 =设计(microstripLine,频率,“Z0”, 70.7,“LineLength”, 0.25);%第二节m87 =设计(microstripLine,频率,“Z0”, 87,“LineLength”, 0.25);%第三节接地面尺寸%gndL = 2 * m50.Length + m57.Length + m70.Length + m87.Length;gndW = 5 * m50.Width;地面= traceRectangular (“长度”gndL,“宽度”, gndW);%输入传输线路Z0 = traceRectangular (“长度”, m50。length,“宽度”, m50。宽度，．..“中心”, (-gndL / 2 + m50。长度/ 2 0]);第一节四分之一波变压器Z1 = traceRectangular (“长度”, m57。length,“宽度”, m57。宽度，“中心”，．..[-gndL / 2 + m50.Length + m57。长度/ 2 0]);%第二部分四分之一波变压器Z2 = traceRectangular (“长度”, m70。length,“宽度”, m70。宽度，“中心”，．..[-gndL / 2 + m50.Length + m57.Length + m70。长度/ 2 0]);第三节四分之一波变压器Z3 = traceRectangular (“长度”m87。length,“宽度”m87。宽度，“中心”，．..[-gndL / 2 + m50.Length + m57.Length + m70.Length + m87。长度/ 2 0]);qline = Z0 + Z1 + Z2 + Z3;%创建pcbComponentpcb = pcbComponent;pcb。BoardShape =地面;pcb。BoardThickness = m50.Height;pcb。layers ={qline,m50.Substrate,ground}; pcb.FeedDiameter = m50.Width/2; pcb.FeedLocations = [-gndL/2 0 1 3]; pcb.ViaLocations = [-gndL/2+m50.Length+m57.Length+m70.Length+m87.Length,0,1,3]; pcb.ViaDiameter = m87.Width/2;%的负载ZL = lumpedElement;ZL。阻抗= 100;ZL。location = [-gndL/2+m50.Length+m57.Length+m70.Length+m87.Length,0,pcb.BoardThickness]; pcb.Load = ZL;%显示三段四分之一波变压器图,显示(pcb)

%的分析sparams3 = sparameters (pcb, linspace (100 e6, 8 e9 51));图;rfplot (sparams3)

S参数比较

图;rfplot (sparams“-”。)举行在rfplot (sparams3)传说(dB (S_{11})为N = 1，dB (S_{11})为N = 3，“位置”，“东北”）

通过比较，得出了设计于 $2\mathrm{GHz}$时，观察到三段四分之一波变压器的带宽为 $7750\mathrm{兆赫}$具有改进的阻抗匹配特性。因此，很明显，具有多个截面的四分之一波变压器可以获得更宽的带宽。

参考文献

[1] David M. Pozar，微波工程，第246-261页， $4^{\mathrm{th}}$约翰·威利父子出版社，2012年版。