_通信射频电路_选频回路与阻抗匹配资料

射频信号对阻抗的要求射频信号在无线通信中扮演着重要的角色，而阻抗则是射频电路中一个关键的参数。

射频信号对阻抗的要求直接影响着信号的传输质量和系统的稳定性。

本文将从不同角度探讨射频信号对阻抗的要求。

射频信号对阻抗的要求与信号的传输质量密切相关。

在射频电路中，信号的阻抗匹配是保证信号传输最大化的重要因素之一。

当信号源的输出阻抗与负载的输入阻抗匹配时，信号能够最大限度地传输到负载中，避免信号的反射和损耗，从而提高信号的传输质量。

因此，射频信号对阻抗的要求是要求信号源的输出阻抗与负载的输入阻抗相匹配，以减少信号的反射和损耗。

射频信号对阻抗的要求与系统的稳定性密切相关。

在射频电路中，阻抗不匹配会引起信号的反射和干扰，导致信号的失真和降低系统的稳定性。

特别是在高频率下，阻抗不匹配会引起信号的多径传播和干扰，影响信号的接收和解调。

因此，射频信号对阻抗的要求是要求信号源和负载的阻抗匹配，以保证信号的传输稳定性和系统的正常工作。

射频信号对阻抗的要求还与信号的功率传输密度有关。

在射频电路中，功率传输密度是指单位面积内的功率传输量。

当阻抗匹配不良时，信号的功率会被部分反射回信号源，导致功率传输密度降低。

为了提高功率传输效率，射频信号对阻抗的要求是要求信号源和负载的阻抗匹配，以最大限度地提高功率传输密度。

射频信号对阻抗的要求还与信号的频率特性有关。

在不同的频率下，射频信号对阻抗的要求可能会有所不同。

例如，在高频率下，射频信号对阻抗的要求更加严格，因为高频信号的传输受到更多的衰减和干扰。

因此，在设计射频电路时，需要根据信号的频率特性来确定合适的阻抗匹配方案，以满足射频信号对阻抗的要求。

射频信号对阻抗的要求对于信号的传输质量、系统的稳定性、功率传输密度和频率特性等方面都有重要影响。

在射频电路设计中，需要合理选择合适的阻抗匹配方案，以满足射频信号对阻抗的要求，从而实现高质量的信号传输和稳定的系统运行。

射频巴伦电路阻抗匹配
射频巴伦电路的阻抗匹配是指将电路的输入阻抗和输出阻抗调整到与传输线特性阻抗相等，以消除反射，提高传输效率。

以下是关于阻抗匹配的一些常见措施：
1.使用匹配网络：在电路中加入一个或多个元件，形成一个特定的网络，该网络在特定频率下可以使得输入阻抗和输出阻抗变得与传输线特性阻抗相等。

常见的匹配网络有L型、T型和π型等。

2.调整电路元件：通过调整电路中的电阻、电容、电感等元件的值，可以改变电路的阻抗，使其与传输线特性阻抗相匹配。

3.使用变压器：在某些情况下，可以使用变压器来实现阻抗匹配。

通过调整变压器的匝数比，可以将电路的输入阻抗和输出阻抗调整到适当的值。

4.采用共轭匹配：如果已知传输线的特性阻抗和负载的复阻抗，可以使用共轭匹配的方法，使得传输线的输出电压和负载输入电压达到最大值。

共轭匹配不需要使用任何额外的元件，只需要简单地调整传输线的长度或角度即可。

总之，阻抗匹配是射频巴伦电路中非常重要的一个环节，它能够提高信号传输的效率，减小信号反射和能量损失，从而保证电路的正常工作和性能。

Feb. 18. 2011Feb. 18. 2011Feb. 18. 2011无线通信系统通常可由射频电路和数字电路两部分所组成，但两者在设计规则和应用场合的不同使之具有很大的差别，主要表现在阻抗、阻抗匹配、吸入电流、在系统的位置以及传输的类型等方面。

Feb. 18. 2011Feb. 18. 2011当数字电路的数据传输速率接近或达到射频频率时，高速数字电路的结构和特点会发生变化，其阻抗匹配变得尤为重要。

高速数字电路的设计需要的设计经验和背景。

Feb. 18. 2011当信号源阻抗和负载阻抗不是正好共轭匹配时，为了实现信号源到负载之间的无相移最大功率传输，就需Feb. 18. 2011Feb. 18. 2011 Feb. 18. 2011Feb. 18. 2011 Feb. 18. 2011Feb. 18. 2011廉、性能最可靠、调节最简便为第一目标基于集总元件的匹配电路拓扑结构Feb. 18. 2011Feb. 18. 2011From SEIEE SJTU•从连接结构上来看，可以有串联连接和并联连接的不同连接，•从滤波特性上来看，可以有低通滤波器和高通滤波器之分•从匹配特性上来看，可以分别适用于Zs>ZL 或者Zs<ZLFeb. 18. 2011Feb. 18. 2011From SEIEE SJTU1Feb. 18. 2011Feb. 18. 2011Feb. 18. 2011From SEIEE SJTURs<R LRs>R LFeb. 18. 2011(1) R S <R L选择LC 低通或CL 高通滤波结构的匹配电路：C S S f X L π2=S C S X f C π21=Feb. 18. 2011S L LL L S S S 选择CL 低通或LC 高通滤波结构的匹配电路：S C P f X L X f C ππ221==C S P f X L π2=Feb. 18. 2011Feb. 18. 2011Feb. 18. 2011••Feb. 18. 2011Feb. 18. 2011Feb. 18. 2011From SEIEE SJTUSmith 圆图匹配网络图解设计示意图Feb. 18. 2011Feb. 18. 20116. Feb. 18. 2011From SEIEE SJTUSmith 圆图上的四个区域：区域1：低电阻（或高电导）：区域2：高电阻（或低电导）：区域3：低电阻低电导正电抗：区域4：低电阻低电导正电抗：Feb. 18. 2011From SEIEE SJTUFeb. 18. 2011From SEIEE SJTUFeb. 18. 2011From SEIEE SJTUFeb. 18. 2011From SEIEE SJTUFeb. 18. 2011From SEIEE SJTU 匹配P2线路结构只可应用于区域1和4，而不能应用于区域2和3。

关于高频阻抗匹配阻抗匹配（Impedance matching）是微波电子学里的一部分，主要用于传输线上，来达至所有高频的微波信号皆能传至负载点的目的，不会有信号反射回来源点，从而提升能源效益。

大体上，阻抗匹配有两种，一种是透过改变阻抗力（lumped-circuit matching），另一种则是调整传输线的波长（transmission line matching）。

要匹配一组线路，首先把负载点的阻抗值，除以传输线的特性阻抗值来归一化，然后把数值划在史密夫图表上。

改变阻抗力把电容或电感与负载串联起来，即可增加或减少负载的阻抗值，在图表上的点会沿著代表实数电阻的圆圈走动。

如果把电容或电感接地，首先图表上的点会以图中心旋转180度，然后才沿电阻圈走动，再沿中心旋转180度。

重覆以上方法直至电阻值变成1，即可直接把阻抗力变为零完成匹配。

调整传输线由负载点至来源点加长传输线，在图表上的圆点会沿著图中心以逆时针方向走动，直至走到电阻值为1的圆圈上，即可加电容或电感把阻抗力调整为零，完成匹配。

阻抗匹配则传输功率大，对于一个电源来讲，单它的内阻等于负载时，输出功率最大，此时阻抗匹配。

最大功率传输定理，如果是高频的话，就是无反射波。

对于普通的宽频放大器，输出阻抗50Ω，功率传输电路中需要考虑阻抗匹配，可是如果信号波长远远大于电缆长度，即缆长可以忽略的话，就无须考虑阻抗匹配了。

阻抗匹配是指在能量传输时,要求负载阻抗要和传输线的特征阻抗相等,此时的传输不会产生反射,这表明所有能量都被负载吸收了.反之则在传输中有能量损失。

高速PCB布线时，为了防止信号的反射，要求是线路的阻抗为5 0欧姆。

这是个大约的数字,一般规定同轴电缆基带50欧姆,频带75欧姆,对绞线则为100欧姆,只是取个整而已,为了匹配方便。

阻抗从字面上看就与电阻不一样，其中只有一个阻字是相同的，而另一个抗字呢简单地说，阻抗就是电阻加电抗，所以才叫阻抗；周延一点地说，阻抗就是电阻、电容抗及电感抗在向量上的和。

通信系统中射频与天线阻抗匹配的调试方法
RF工程师在设计芯片和天线间的阻抗匹配时是否也遇到过这样的问题，根据数据手册的参数进行匹配设计，最后测试发现实际结果和手册的性能大相径庭，你是否考虑过为什么会出现这么大的差别？还有，匹配调试过程中不断的尝试不同的电容、电感，来回焊接元器件，这样的调试方法我们还能改善吗？
一、理想的匹配
通信系统的射频前端一般都需要阻抗匹配来确保系统有效的接收和发射，在工业物联网的无线通信系统中，国家对发射功率的大小有严格要求，如不高于+20dBm；若不能做到良好的匹配，就会影响系统的通信距离。

射频前端最理想的情况就是源端、传输线和负载端都是50Ω，如图1。

但是这样的情况一般不存在。

即使电路在设计过程中仿真通过，板厂制作过程中，线宽、传输线与地平面间隙和板厚都会存在误差，一般会预留焊盘调试使用。

图1理想的阻抗匹配
二、造成与芯片手册推荐电路偏差大的原因？
从事RF电路设计的工程师都有过这样的经验，做匹配电路时，根据数据手册给的S参数、电路拓扑结构、元器件的取值进行设计，最后得到的结果和手册上的差别很大。

这是为什么呢？
其主要原因是对射频电路来说，“导线”不再是导线，而是具有特征阻抗。

如图2所示，射频传输线看成由电阻、电容和电感构成的网络，此时需要用分布参数理论进行分析。

图2传输线模型
特征阻抗与信号线的线宽(w)、线厚(t)、介质层厚度(h)和介质常数()有关。

其计算公式如下:
由公式可以知道，特征阻抗和介质层厚度成正比，可以理解为绝缘厚度越厚，信号穿过其。

阻抗匹配
1.阻抗匹配的目的
阻抗匹配主要用于传输线上，以此来达到所有高频的微波信号均能传递至负载点的目的，而且几乎不会有信号反射回来源点，从而提升能源效益。

Ps：波的反射会造成驻波，从这点看来：插损一部分是介质和导体本身带来的系统损耗，还有一部分就是阻抗失配带来的VSWR，反射功率是要会抵消部分发射功率。

所以我应该大概可以认为VSWR不好，使设计问题，这时候的插损是可以通过优化设计改善，但如果驻波已经很好了，说明阻抗匹配，插损也就差不多了。

2.阻抗匹配的几种方法
（1）L网络（集总元件匹配）
使用场景：频率f≤1GHz
构造：串联电感L同时并联电容C/串联电容C同时并联电感L；
①输入电阻R0＜负载电阻R1，两个元件适合先串联后并联；
②输入电阻R0＞负载电阻R1，两个元件适合先并联后串联。

特点：成本低（只有两个元件）、Q值低（BW宽，选频性能差，挤滤波能力差），还有π型/T型网络都可以分解成两个L型网络分析，咱也看不懂，咱就不学了，都是利用了LC谐振。

计算方法：网上找小工具...
（2）短截线调谐
阻抗匹配的过程被称为调谐（大概），波导中常用，以下省略500字。

（3）四分之一波长变换器
当Z
in =Z
，波长为λ/4的奇数倍时，反射系数Γ=0，完全匹配，此时馈线上
没有驻波，不过λ/4匹配段内会有驻波存在，所以λ/4波长可用作阻抗变换；
注意：只能在一个频点获得完全匹配，附近频点越远，失配越严重。

①单节四分之一波长变换，匹配段的特征阻抗：Z
1= √（Z
Z
L
），相对带宽：
（f
2-f
1
）/f
0 。

英文名称：impedance matching基本概念信号传输过程中负载阻抗和信源内阻抗之间的特定配合关系。

一件器材的输出阻抗和所连接的负载阻抗之间所应满足的某种关系，以免接上负载后对器材本身的工作状态产生明显的影响。

对电子设备互连来说，例如信号源连放大器，前级连后级，只要后一级的输入阻抗大于前一级的输出阻抗5-10倍以上，就可认为阻抗匹配良好；对于放大器连接音箱来说，电子管机应选用与其输出端标称阻抗相等或接近的音箱，而晶体管放大器则无此限制，可以接任何阻抗的音箱。

匹配条件①负载阻抗等于信源内阻抗，即它们的模与辐角分别相等，这时在负载阻抗上可以得到无失真的电压传输。

②负载阻抗等于信源内阻抗的共轭值，即它们的模相等而辐角之和为零。

这时在负载阻抗上可以得到最大功率。

这种匹配条件称为共轭匹配。

如果信源内阻抗和负载阻抗均为纯阻性，则两种匹配条件是等同的。

阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态。

对于不同特性的电路，匹配条件是不一样的。

在纯电阻电路中，当负载电阻等于激励源内阻时，则输出功率为最大，这种工作状态称为匹配，否则称为失配。

当激励源内阻抗和负载阻抗含有电抗成份时，为使负载得到最大功率，负载阻抗与内阻必须满足共扼关系，即电阻成份相等，电抗成份绝对值相等而符号相反。

这种匹配条件称为共扼匹配。

阻抗匹配（Impedance matching）是微波电子学里的一部分，主要用于传输线上，来达至所有高频的微波信号皆能传至负载点的目的，不会有信号反射回来源点，从而提升能源效益。

史密夫图表上。

电容或电感与负载串联起来，即可增加或减少负载的阻抗值，在图表上的点会沿著代表实数电阻的圆圈走动。

如果把电容或电感接地，首先图表上的点会以图中心旋转180度，然后才沿电阻圈走动，再沿中心旋转180度。

重覆以上方法直至电阻值变成1，即可直接把阻抗力变为零完成匹配。

共轭匹配在信号源给定的情况下，输出功率取决于负载电阻与信号源内阻之比K，当两者相等，即K=1时，输出功率最大。