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在射頻電路設計中的阻抗匹配分析
摘要：阻抗匹配是射頻電路設計的一個關鍵問題。為了使射頻能量注入載荷以及實現(xiàn)高效率的能量傳輸，阻抗匹配技術必須被采用。本文一開始分析了阻抗不匹配引起的額外能量損耗和額外失真， 電路設計的不合適引起的額外能量損耗會對通訊系統(tǒng)和其他系統(tǒng)的功能產生影響，同時分析了用于設計阻抗匹配的的正常電路結構和其利弊。并且匹配網路中的太多組件將給新號帶來嚴重的衰減，分析給射頻電路設計者解決這方面問題的相關可供參考的方法。
1 簡介
為了實現(xiàn)高效率的能量傳輸， 載荷阻抗和源阻抗之間的匹配必須盡可能的在電路設計中被實現(xiàn)。為了保證信號傳遞的最大效率化，兩方面很重要。一是載荷阻抗和源阻抗之間的匹配，二是電路中阻抗的連續(xù)性。射頻通常指的是 10~200赫茲的電磁波，這樣的電磁波的能量傳遞是波的傳播過程， 這樣的傳遞過程將產生在不同界面的反折射。 為了使射頻能量注入載荷，阻抗匹配技術必須被采用。現(xiàn)在，市場上用于高射頻能量的阻抗 Zs 通常是 50 歐姆（或者75歐姆）。僅僅當負載阻抗 Zl 和 Zs 相互匹配時，負載才能獲得最大的能量。本文一開始分析了阻抗不匹配引起的額外功率損耗和額外失真， 以及用于設計阻抗匹配的的正常電路結構和其利弊。
2阻抗不匹配問題的分析
阻抗匹配的目的：
1達到能量傳輸的最大化
2消除能量傳輸中的相位偏移
如果一匹配的網絡由不止一個模塊組成，那么任何獨立模塊都不能獨立的實現(xiàn)這些目標。所有的在這個匹配網絡中的模塊都要相互協(xié)作區(qū)實現(xiàn)能量傳輸的最大化以及消除相位偏移。 換句話說，一個匹配網路是實現(xiàn)阻抗匹配目標的最小單元體。這些獨立模塊之間的阻抗匹配是沒有意義的。 因此可以得出結論能量輸出單位中的阻抗匹配而不是獨立模塊之間的阻抗匹配
才是必要的，除非對于獨立模塊而言，所在匹配網絡只有該一個模塊。
A 由于阻抗不匹配引起的額外功率損失
當阻抗不匹配時， 嚴格地講從能量源到負載的能量傳遞是隨時間變化的， 包括它的幅值相位。更多是因為阻抗不匹配引起這些額外功率損失， 歸根到底是振蕩器和負載之間能量的來回反復。這些功率損失可基于以下公式計算：
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2018-1-18 23:52 上傳
第一行表明了當γ=0，沒有額外功率損失。第二行和第三行表明γ大于 0 小于 10%，額外功率損失很小。從起始的-30dBm減少不到 0.5dBm.但是，當γ大于 50%，額外的能量損失將很明顯，額外能力損失將超過 1dB。不匹配電路設計引起的額外功率損失將嚴重破壞傳輸系統(tǒng)或者其他系統(tǒng)的功能。目前為止，一個 64QAM 調制的通訊系統(tǒng)將會要求通道之間的能量精度小于十分之一的 dB。射頻電路中的不匹配設計將是毀滅性的的。
B 阻抗不匹配引起的額外失真不匹配問題中， 源和負載間的反射信號按順序加入到輸入新號并且最終在源或者是負載處干擾輸入信號。當信號頻率不變或者當反射信號和輸入信號有著相同頻率時，額外的失真將會發(fā)生。額外失真可以用如下表達式評估：
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