设计匹配网络(第2部分:单存根输电线路)
这个例子展示了如何使用RF工具箱来确定输入和输出匹配网络,最大化权力交付给50欧姆负载和系统。设计输入和输出匹配网络是放大器设计的一个重要组成部分。这个例子首先计算反射因素同时共轭匹配,然后确定并联存根的放置在每个匹配网络在指定的频率。最后,与放大器级联匹配网络和阴谋的结果。
创建一个rfckt.amplifier对象
创建一个rfckt.amplifier所描述的对象来表示放大器测量频率相关参数文件中的数据samplebjt2.s2p。然后,提取频率相关的参数数据rfckt.amplifier对象。
amp =阅读(rfckt.amplifier,“samplebjt2.s2p”);[sparams, AllFreq] =提取(amp.AnalyzedResult,“S_Parameters”);
检查放大器的稳定性
在继续之前的设计,确定的测量频率放大器是无条件稳定的。使用stabilitymu函数来计算μ和muprime在每个频率。然后,检查返回的值μ都大于1。这个标准是无条件稳定的充分必要条件。如果放大器不是无条件稳定,打印出对应的频率值。
(μ,muprime) = stabilitymu (sparams);图绘制(AllFreq / 1 e9、μ“——”AllFreq / 1 e9 muprime,“r”)传说(“亩”,“亩”,“位置”,“最佳”)标题(“稳定参数μμ’”)包含(“频率(GHz)”)
disp (测量放大器的频率不是无条件稳定的:“)
测量放大器的频率不是无条件稳定:
流(' \ tFrequency = % .1e \ n 'AllFreq(μ< = 1)
频率= 1.0 e + 09年频率= 1.1 e + 09年
对于这个示例,放大器是无条件稳定的测量频率除1.0 GHz和1.1 GHz。
确定一个同步源和负载匹配网络共轭匹配
开始设计输入和输出匹配网络通过将反射系数放大器接口为同步共轭匹配到相应的源和负载导纳。这个示例使用以下无损传输线匹配方案:
这个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引用存根的长度。程序使用以下设计原则:
史密斯圆图的中心是一个规范化的导抗源或负载。
运动沿着输电线路相当于遍历一个圆圈中心在原点史密斯圆图的半径等于反射系数大小。
一个输电线路存根可以插入在传输线,其导纳(传输线)统一导圆相交。在这个位置,存根将否定输电线路电纳,导致电导等于负载或源终端。
下面的例子使用了YZ史密斯圆图因为它更容易添加一个存根与输电线路使用这种类型的史密斯圆图。
计算并绘制复杂载荷和源反射系数
计算和情节所有复杂加载和反射系数来源同时共轭匹配频率测量数据点,是无条件稳定的。这些反射系数测量放大器接口。
AllGammaL =计算(amp,“GammaML”,“没有”);AllGammaS =计算(amp,“GammaMS”,“没有”);hsm = smithplot ([AllGammaL {:} AllGammaS {:}));歌舞青春。LegendLabels = {#伽马毫升的,“#伽马女士”};
确定负载反射系数在一个单一的频率
发现负载反射系数,GammaL、输出匹配网络的设计频率为1.9 GHz。
频率= AllFreq (AllFreq = = 1.9 e9);GammaL = AllGammaL {1} (AllFreq = = 1.9 e9)
我GammaL = -0.0421 + 0.2931
画出常数级负载反射系数GammaL圆
画一个圆,集中在规范化导纳史密斯圆图的起源和等于半径的大小GammaL。一个点在这个圆代表了反射系数在传输线上的特定位置。反射系数的输电线路放大器接口GammaL,而图代表了规范化的中心负荷导纳,y_L。这个例子使用了圆方法画所有适当的圆圈史密斯圆图。
hsm = smithplot;圆(amp,频率,“伽马”、abs (GammaL) hsm);歌舞青春。GridType =“yz”;持有所有情节(0,0,“k”。,“MarkerSize”16)情节(GammaL“k”。,“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,…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”,“归一化”);情节(0,0,“r”,0,0,“k”。,“线宽”2,“MarkerSize”16);文本(0.05,0,“y_L”,“字形大小”12“FontUnits”,“归一化”)
画统一恒定导圆,找到交集点
确定存根波长(电纳)和它的位置对放大器的负载匹配界面,绘制规范化统一导圆和常数级圆,找出两个圆相交。找到相交的点交互地使用数据光标或使用helper函数分析,imped_match_find_circle_intersections_helper。下面的例子使用了辅助函数。圆圈相交于两点。第三象限的例子使用点,“A”的标签。统一导圆集中在半径为5(闲置,0)。常数级循环集中在(0,0)与半径的大小GammaL。
圆(amp,频率,‘G’1、hsm);:hsm.ColorOrder (2) = (1 0 0);[~,pt2] = imped_match_find_circle_intersections_helper ([0 0),…abs (GammaL), (-。5 0]。5);GammaMagA =√pt2 (1) ^ 2 + pt2 (2) ^ 2);GammaAngA =量化(pt2 (2), pt2 (1));ax = hsm.Parent.CurrentAxes;(ax,“上”);情节(ax, pt2 (1) pt2 (2),“k”。,“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”,“归一化”,…“FontWeight”,“大胆”)容器= hsm.Parent;注释(容器,“文本框”,“VerticalAlignment”,“中间”,…“字符串”,{“团结”,“导”,“圆”},…“HorizontalAlignment”,“中心”,“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”,“VerticalAlignment”,“中间”,…“字符串”,{“不变”,“级”,“圆”},…“HorizontalAlignment”,“中心”,“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]);
计算存根的存根长度位置和输出匹配网络
开路的存根位置波长放大器负载接口是一个函数的顺时针方向角点“a”的区别GammaL。当点”“出现在第三象限GammaL在第二象限,存根在波长位置计算如下:
StubPositionOut = ((2 * pi + GammaAngA) -角(GammaL)) /(4 *π)
StubPositionOut = 0.2147
存根值所需的电纳,将归一化负荷导纳(史密斯圆图的中心)常数大小圆上点“A”。开放的存根传输线可以用来供应电纳的这个值。它的波长被定义为开路导纳的角位移量点史密斯圆图(下图点“M”)所需的电纳点“N”外缘的图表。点“N”是一个常数圆电纳值等于电纳的“a”与单位圆。此外,StubLengthOut下面的公式要求“N”落在第三或第四象限。
GammaA = GammaMagA * exp (1 j * GammaAngA);英航=图像放大((1 - GammaA) / (1 + GammaA));StubLengthOut =量化(2 * bA / (1 + bA ^ 2),英航^ (1 - 2)/ (1 + bA ^ 2)) /(4 *π)
StubLengthOut = 0.0883
计算存根的存根长度位置和输入匹配网络
在前面的部分中,示例计算所需的长度和位置,在波长输出匹配传输网络。同样的方法后,输入匹配网络的线的长度计算:
γ= AllGammaS {1} (AllFreq = = 1.9 e9)
γ= -0.0099 + 0.2501
[pt1, pt2] = imped_match_find_circle_intersections_helper ([0 0),…abs(γ),(-。5 0]。5);GammaMagA =√pt2 (1) ^ 2 + pt2 (2) ^ 2);GammaAngA =量化(pt2 (2), pt2 (1));GammaA = GammaMagA * exp (1 j * GammaAngA);英航=图像放大((1 - GammaA) / (1 + GammaA));StubPositionIn = ((2 * pi + GammaAngA) -角(γ))/(4 *π)
StubPositionIn = 0.2267
StubLengthIn =量化(2 * bA / (1 + bA ^ 2),英航^ (1 - 2)/ (1 + bA ^ 2)) /(4 *π)
StubLengthIn = 0.0759
验证设计
验证设计、组装电路使用50欧姆微带传输线的匹配网络。首先,确定通过分析微带线是一个合适的选择默认的微带传输线设计1.9 GHz的频率。
stubTL4 = rfckt.microstrip;分析(stubTL4、频率);Z0 = stubTL4.Z0;
这个特性阻抗接近所需的50欧姆阻抗,所以这个例子可以继续使用这些微带线的设计。
计算所需的输电线路长度米存根的位置,分析了微带获得相速度值。
phase_vel = stubTL4.PV;
使用相速度值,它决定了波长传输线和存根位置设置相应的输电线路两个微带传输线的长度,TL2和TL3。
TL2 = rfckt.microstrip (“LineLength”,phase_vel /频率* StubPositionIn);TL3 = rfckt.microstrip (“LineLength”,phase_vel /频率* StubPositionOut);
使用相速度再次指定存根长度和存根模式为每一个存根。
stubTL1 = rfckt.microstrip (“LineLength”phase_vel /频率* StubLengthIn…“StubMode”,“分流”,“终止”,“开放”);集(stubTL4,“LineLength”phase_vel /频率* StubLengthOut…“StubMode”,“分流”,“终止”,“开放”)
现在的放大器级联电路元素和分析,没有匹配的网络在1.5到2.3 GHz的频率范围。
matched_amp = rfckt.cascade (“电路”,{stubTL1 TL2、amp、TL3 stubTL4});分析(matched_amp, 1.5 e9:1e7:2.3e9);分析(amp, 1.5 e9:1e7:2.3e9);
验证同步共轭匹配的输入放大器,情节S11参数数据库匹配和无与伦比的电路。
clf情节(amp,“S11”,“数据库”)举行所有线=情节(matched_amp,“S11”,“数据库”);线。颜色=“r”;传奇(“原始S_{11} -放大器”,“S_{11}匹配放大器”)传说(“位置”,“东南”)举行从
验证同步共轭匹配在放大器的输出,绘制S22参数数据库匹配和无与伦比的电路。
情节(amp,“S22”,“数据库”)举行所有线=情节(matched_amp,“S22”,“数据库”);线。颜色=“r”;传奇(“原始S_{22} -放大器”,“S_{22}匹配放大器”)传说(“位置”,“东南”)举行从
最后,绘制传感器获得(Gt)和最大可用增益(Gmag在dB)匹配电路。
线=情节(matched_amp,“Gt”,“Gmag”,“数据库”);线(2)。颜色=“r”;
您可以看到传感器增益和最大增益在1.9 GHz非常接近对方。
