您需要了解的有关射频匹配网络的5件事

射频是我所知道的最接近魔法的东西。其中一些可能非常复杂，因此这里有五个带有术语的想法需要理解，这样您就不会迷失在射频匹配对话中。

1. 阻抗匹配

在RF电路中，阻抗可以在很宽的频率范围内变化。RF匹配网络的主要目标是匹配源和负载的阻抗，以最大限度地提高功率传输，并在所需的工作频率范围内最小化反射。这需要了解源和负载的阻抗，并选择在该频率下产生匹配的组件。

2. 频率响应

RF匹配网络的性能与频率相关，因此确保网络在所需频率范围内提供所需的阻抗匹配水平非常重要。显示这一点的两个最重要的图是网络的回波损耗和插入损耗图。

回波损耗是因阻抗不匹配而从传输线反射回源的功率量的量度。反射信号会降低发射信号的功率，因此您希望通过最小化反射来最大化功率传输，从而降低回波损耗。根据经验，-10dB是可接受的反射损耗水平。这相当于大约10%的信号功率，越低越好。在下图中，您可以看到某个频率范围内的回波损耗，显示性能好的区域和性能较差的区域。

插入损耗是指信号通过匹配网络时损失的功率量。重要的是将插入损耗降至最低，以确保网络不会显著降低负载的可用功率。例如，您通常不会在匹配网络中使用仅电阻元件。您将期望在整个匹配网络中有一些损耗，来自传输线和网络中的无源或有源组件。将其保持在最低限度对于信号性能是最好的，越接近0dB越好，但是1dB到2dB通常是可接受的损耗水平。

3. 史密斯图

史密斯图是一种图形工具，用于分析和设计射频匹配网络。它是复反射系数的极坐标图，并提供阻抗的可视化表示。这是损失图的另一个更详细的视图。您要匹配的阻抗位于圆的中间，轴最右点开路，轴最左点短路。当迹线在水平轴上方时，它显示为更具电感性，轴下方则更具电容性。

使用史密斯图时，目的是将迹线上的所需频率转换为尽可能靠近中心点，以实现最佳阻抗匹配。这是通过使用一些不同的匹配网络拓扑来增加或减少电容和电感来实现的。

4. 匹配技术

可以使用多种技术来设计RF匹配网络，例如串联和并联LC网络。技术的选择取决于所需的阻抗匹配比和频率范围。

系列匹配：串联匹配网络由与传输线串联的无源元件（如电感器或电容器）组成。

分流匹配：分流匹配网络由与传输线并联的无源元件组成。

Pi 匹配、L 匹配和 T 匹配：Pi、L 或 T 匹配网络由串联元件和分流元件的组合组成。

最适合给定应用的网络将取决于所需的阻抗转换。此信息可以通过添加 L 或 C 分量来移动阻抗迹线，从而从史密斯图得出此信息。

 

5. S参数

S 参数是一组电气参数，用于描述放大器、滤波器和传输线等射频组件的行为。它们用于预测这些组件在电路或系统中使用时的性能，并且通常使用矢量网络分析仪等专用设备进行测量。

S 参数是根据散射矩阵定义的，散射矩阵与设备或系统的输入和输出信号相关。在双端口模型中，有四个 S 参数：S11、S12、S21 和 S22。

S11表示器件的反射系数，即输入端口的反射波与入射波之比。这就是我们上面提到的回波损耗。

S21表示传输系数，即端口2处的发射波与入射波的比值。这就是我们上面提到的插入损耗。

S12是反向变速器。它与S21相同，只是从输入端口的角度来看。

S22 仅从输出端口的角度来看与 S11 相同。

你有它。如果你能从高层次上理解这5个主题，那么你就知道什么是匹配网络，为什么需要它，如何看待它的性能以及如何让它变得更好。

审核编辑：郭婷