1、1,射頻阻抗匹配 Sun Feng 2015/06/19,2,IEEE頻譜分段,射頻頻率范圍：通常是指從VHF到S波段,3,阻抗失配的示例,4,傳輸線及傳輸線理論,當(dāng)信號的波長可于分立電路元件的幾何尺寸相比擬時，電壓和電流不再保持空間 不變，必須把它們看做傳輸?shù)牟?。信號采用傳輸線理論進(jìn)行分析。 常用的傳輸線：雙線傳輸線，同軸線，微帶線。,5,特征阻抗,電磁場理論：特征阻抗 在自由空間，向正z方向傳播的平面電磁波可寫成典型的正弦波的形式：,電場分量和磁場分量的比值即為特征阻抗：,：磁導(dǎo)率,：介電常數(shù),6,特征阻抗,零階模型：傳輸線瞬時阻抗,阻抗 = 電壓/電流,7,特征阻抗,在這個模型中，每個小

2、電容的大小就是傳輸線單位長度的電容量與步長的乘積； 電流為每步時間間隔從腳底流出注入到每個電容上的電量：電容乘以其兩端的電壓； 每步之間的時間間隔，等于單位步長除以信號的速度。電流的求解公式如下：,其中： 表示信號電流； 表示每步的電量； 表示每步的電容； 表示從一個電容跨到另一個電容的時間； 為單位長度的電容量； 表示步長； 表示信號的速度； 表示信號的電壓。,傳輸線的瞬時阻抗為： 其中： 表示材料的介電常數(shù),PCB常用微帶線的瞬時阻抗：,8,特征阻抗,一階模型：特征阻抗,9,特征阻抗,使用基爾霍夫電壓定律得出：,使用基爾霍夫電壓定律得出：,按照電路特性，求解微分方程，得出特征阻抗,PCB板

3、調(diào)整微帶線的特征阻抗（調(diào)整介質(zhì)厚度和線寬）。,10,特性阻抗,對于均勻傳輸線，當(dāng)信號在上面?zhèn)鞑r，在任何一處受到的瞬態(tài)阻抗都是相同的。瞬態(tài)阻抗即為傳輸線的特性阻抗，標(biāo)為： 著名的特性阻抗：,11,阻抗/瞬時阻抗/特征阻抗,不同觀測時刻和不同連接線長度的瞬時阻抗 下圖為同軸電纜（無損耗），通過歐姆表測量軸心導(dǎo)體和外導(dǎo)體的阻抗。,12,阻抗/瞬時阻抗/特征阻抗,13,反射,如果信號沿互連線傳播時所受到的瞬態(tài)阻抗發(fā)生變化，則一部分信號將被反射，另一部分發(fā)生失真并繼續(xù)傳播下去。 阻抗突變處的反射：若第一個區(qū)域的瞬態(tài)阻抗是 ，第二區(qū)域的瞬態(tài)阻抗是 ，則反射系數(shù)（反射程度）為：,14,反彈圖,例：源電壓為

4、1V，內(nèi)阻為10歐，傳輸線長度1ns，終端開路。,進(jìn)入傳輸線的初始電壓為：1V50/(10+50)=0.84V。 1ns后，0.84V的電壓到達(dá)傳輸線末端，產(chǎn)生0.84V反射信號返回端。終端電壓為1.68V； 再經(jīng)過1ns后，0.84V反射波到達(dá)源端，又一次遇到阻抗突變，源端的反射系數(shù)為(10-50)/(10+50) = -0.67，這時將有0.84V(-0.67)=-0.56V反射回線遠(yuǎn)端。線遠(yuǎn)端開路處將同時測得4個行波：從一次行波中得到20.84=1.68V，從二次反射中得到2(-0.56)=-1.12V，故總電壓為0.56V。,15,反彈圖,16,源端阻抗匹配,源端串聯(lián)40歐電阻，源端和

5、終端的電壓圖,17,阻抗匹配方法,Smith圖,等電阻圓，等電抗圓 等電導(dǎo)圓，等電納圓,阻抗變換方法： 串聯(lián)：使用阻抗圓 并聯(lián)：使用安導(dǎo)圓,18,阻抗匹配方法,三元件：T形/ 形匹配,雙元件：L形匹配,19,阻抗匹配方法,使用ADS軟件進(jìn)行阻抗匹配,ADS軟件簡介：ADS電子設(shè)計自動化（EDA軟件全稱為 Advanced Design System，是美國安捷倫（Agilent）公司所生產(chǎn)擁有的電子設(shè)計自動化軟件；ADS功能十分強(qiáng)大，包含時域電路仿真 (SPICE-like Simulation)、頻域電路仿真 (Harmonic Balance、Linear Analysis)、三維電磁仿真 、通信系統(tǒng)仿真(Communication System Simulation)和數(shù)字信號處理仿真設(shè)（DSP）；支持射頻和系統(tǒng)設(shè)計工程師開發(fā)所有類型的 RF設(shè)計，從離散的射頻/微波模塊到用于通信和航天/國防的集成MMIC，是當(dāng)今國內(nèi)各大學(xué)和研究所使用最多的微波/射頻電路和通信系統(tǒng)仿真軟件軟件。,20,阻抗匹配實(shí)例,拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),Cadence 信號完整性分析,仿真模型：IBIS模型（Input/Output Buf