设计两级低噪声放大器使用微带传输线的匹配网络
这个例子展示了如何使用RF PCB工具箱™形状和pcbComponent对象功能设计两级低噪声放大器(LNA)的无线局域网(WLAN)和一个输入和输出匹配网络(MNW)最大化的权力交付给50欧姆负载。
设计一个输入和输出MNW放大器设计的一个重要组成部分。本例中的放大器具有高增益和低噪声。下面的例子使用了traceTee射频电路板形状创建输入和输出匹配网络。
图表显示了匹配网络拓扑用于输入和输出匹配网络。本文给出的长度和宽度线TL2 [1], TL1输入输出MNW MNW和TL3 TL4起。添加额外的端口线如图将长度相同系列输电线路(TL2和TL3),这样我们可以连接端口和分析结构。随着MNW三通形状在输入和输出形式,可以使用traceTee为创建MNWs形状。
定义微带传输线参数
微带传输线参数选择如下。
物理导体或介质厚度1.524毫米的高度
介质的相对介电常数——3.48
介质损耗角正切- 0.0037
微带传输线的物理厚度- 3.5哦
创建一个变量
下面是用于创建的变量的输入和输出MNWs。的Length_Line1和Length_Line2存储系列匹配线的长度和portline的长度。本文给出了TL2为14.7毫米,因此在输入portline也是作为14.7毫米。因此,Length_Line1是29.4毫米。输出MNW,行TL3是22.5毫米,因此输出的portline也是22.5毫米。因此Length_Line2变成45毫米。存根Length_Stub1长度和Length_Stub2也从论文[1]。
Length_Line1 = 29.4 e - 3;%的长度输入匹配网络Length_Stub1 = 8.9 e - 3;%的存根Length_Line2 = 45 e - 3;%输出匹配网络的长度Length_Stub2 = 5.66 e - 3;%的存根Width_Line = 3.5 e - 3;%的宽度EpsilonR = 3.48;%介电EpsilonR身高= 1.524 e - 3;%的衬底LossTangent = 0.0037;%衬底的损耗角正切fmin = 2 e9;fmax = 3 e9;点= 50;频率= linspace (fmin、fmax点);
使用nport函数从射频放大器的工具箱阅读sparameters放大器的s2p文件并将其存储在变量Amp1和Amp2。
Amp1 = nport (“f551432p.s2p”);Amp2 = nport (“f551432p.s2p”);
设计输入匹配网络使用tracetee形状
输入匹配网络由一个分流存根,一个系列的微带传输线。的尺寸系列传输线Length_Line1 Length_Stub1存根的长度。线的宽度是Width_Line。
InputMatching = traceTee (“长度”,(Length_Line1 Length_Stub1),“宽度”,(Width_Line Width_Line]);显示(InputMatching);
Gnd1 = antenna.Rectangle (“长度”Length_Line1,“宽度”,30 e - 3);显示(Gnd1);
输出数据显示,t形匹配网络和地面飞机用于创建PCB堆栈。
设计输出匹配网络使用traceTee形状
输出匹配网络也由一个分流存根,一个系列的微带传输线。的尺寸系列传输线Length_Line2 Length_Stub2存根的长度。线的宽度是Width_Line。
OutputMatching = traceTee (“长度”,(Length_Line2 Length_Stub2),“宽度”,(Width_Line Width_Line]);图;显示(OutputMatching);
Gnd2 = antenna.Rectangle (“长度”Length_Line2,“宽度”,30 e - 3);图;显示(Gnd2);
输出数据显示,t形匹配网络和创建PCB堆栈的地平面。
创建pcbComponent输入和输出匹配网络
的pcbComponent方法创建PCB堆栈的射频电路板形状和它分配介质层,地平面和提要开放的形状。
使用pcbComponent方法创建的PCB堆栈InputMatching traceTee形状。使用显示方法来可视化PCB traceTee的堆积。请注意,pcbComponent方法分配InputMatching形状、介电、地平面层的属性pcbComponent和分配FeedLocations三个开放的形状。
InputMatchingNw = pcbComponent (InputMatching);图;显示(InputMatchingNw);
输出显示顶部和底部金属与电介质在中间和港口开放的形状。然而存根需要一个开放的电路。在这种情况下,你可以删除提要在第三个端口,增加地面平面宽度和改变介电值按照论文[1]使用以下代码。
d =介质(“名字”,{“特氟隆”},“EpsilonR”EpsilonR,“LossTangent”LossTangent,“厚度”、高度);InputMatchingNw.Layers (2:3) = {d, Gnd1};InputMatchingNw。BoardShape = Gnd1;:InputMatchingNw.FeedLocations (3) = [];InputMatchingNw。BoardThickness =身高;图;显示(InputMatchingNw);
观察PCB栈的变化后的饲料和地平面宽度增加。
使用sparameters函数的参数计算的输入匹配网络。
s_in = sparameters (InputMatchingNw、频率);图;rfplot (s_in);
rfwrite (s_in“s_in.s2p”);
执行相同的步骤为输出匹配网络和建立所需的PCB堆栈。
OutputMatchingNw = pcbComponent (OutputMatching);OutputMatchingNw.Layers (2:3) = {d Gnd2};OutputMatchingNw。BoardShape = Gnd2;:OutputMatchingNw.FeedLocations (3) = [];OutputMatchingNw。BoardThickness =身高;图;显示(OutputMatchingNw);
输出显示顶部和底部金属与介质层中间。使用sparameters函数计算的参数输出的匹配网络。
s_out = sparameters (OutputMatchingNw、频率);图;rfplot (s_out);
rfwrite (s_out“s_out.s2p”);
使用nport从射频工具箱函数导入参数文件输入和输出匹配网络。
IMNW = nport (“s_in.s2p”);OMNW = nport (“s_out.s2p”);
级联放大器的参数
使用电路函数级联两个放大器和使用sparameters函数计算的参数并使用阴谋rfplot方法。
casamp =电路(Amp2,克隆(Amp2),“放大器”);S2 = sparameters (casamp、频率);图;rfplot (S2);
情节表明S21大约是35 dB但S11和S22值5 dB马克是不够的期望值是-10分贝。所以MNWs设计将提高S11和S22值。
有两个放大器级联输入和输出匹配网络
使用电路函数级联输入和输出匹配网络的参数和两个放大器和情节的参数。S11和S22低于-10分贝表示一个合适的匹配在放大器的输入和输出端口。
casamp1 =电路([IMNW,克隆(Amp1),克隆(Amp2) OMNW),“amplifiersWithMatching”);S3 = sparameters (casamp1、频率);图;rfplot (S3);
情节表明S11和S22低于-10分贝,因此端口1和端口2的反射功率降低。
比较两级放大器的输入反射系数
验证同步共轭匹配的输入放大器,情节的输入反射系数dB放大器电路和匹配网络。阴谋没有匹配的参数和网络的频率范围2 - 3 GHz。
图;rfplot (S2, 1,1);持有在;rfplot (S3, 1,1);传奇(“两级放大器没有MNW | S11 |”,“两级放大器与MNW | S11 |”);标题(“两级放大器的输入反射系数”);网格在;
两级放大器的输入回路损耗与输入MNW大约是-12分贝。
比较两级放大器的输出反射系数
验证同步共轭匹配在放大器的输出,情节dB为两级放大器输出反射系数和MNW。
图;rfplot (S2, 2 2);持有在;rfplot (S3 2 2);传奇(“| S22 |没有MNW的,“| S22 |与MNW的);标题(“两级放大器输出反射系数”);网格在;
计算输出回波损耗的两级放大器输出MNW大约是-10分贝。
这匹配网络设计可以用于匹配任何输入阻抗,阻抗转换为50欧姆,这样你在输入和输出匹配很好。
参考
[1]Maruddani B M马'sum E桑迪,Y Taryana T Daniati, W达拉。“设计两个阶段的低噪声放大器在2.4 - 2.5 GHz频率使用微带线匹配网络的方法。”物理学杂志》:会议系列1402(2019年12月):044031。
