射频(一)_匹配

射频（一）_匹配

 

 

一．匹配

LC匹配

任意Z_L匹配到任意Z_S

总结

1. 匹配看S11à-∞；网分看50欧姆的另一判断依据。

S21à0；

实际是单频点的匹配，但看的是宽频段的性能。

注意利用匹配网络的滤波特性（一举两得），如抑制HMD

2）打勾的好处是，手动设定Zs共轭后，可以在图中保持不变，即锁定

3）电路中插入smith控件匹配方法：从右往左

i) 输入端，由最佳┌_S得┌_S*，再匹配到50欧姆

ii) 输出端，由50欧姆直接匹配到最佳┌_L

可以忽略port的设置。

4) 短路slot等价于电感，向上转

开路slot等价于电容，向下转

二．滤波器

LPF_General

Filter_DG结构

Goal: fp=4GHz, fs=8GHz

总结:PORT取50欧姆，性能看S21

Transform assistant

1. LC 转slot,固定电长度为45度

2）网络前后加50欧姆TLINE，改串联SLOT为并联SLOT

3）物理参数W,L

由LC转换成传输线后性能大大提升。高频采用传输线的好处。

LPF_ 950MHz_HMD

Goal: fp=950MHz, fs1=1900MHz, fs2=2850MHz

3个LC并联对应3个坑点

总结

1) 一般设计步骤

DG得滤波器结构及器件初始值；

将初始值替换为接近的实际器件离散值附近的值，进行优化

先批量替换电容，逐步优化目标，迭代进行

再批量或逐步替换电感，直至目标可接受。电感取值自由度高。

2) HMD抑制采用了LPF，即低频通，高频抑制; 实际只需要3个频点附近的性能。

3) 以LPF结构为基础，结合LC串联和LC并联(谐振点，坑)可构成BPF,BSP等Filter

4) 普通PCB板加Murata电容电感作HMD滤波，缺点是通高功率信号会发热严重。散热问题，大面积漏铜，过孔密集，风扇吹等。

三．低噪放

2.4GHz LNA

BIAS

1. 根据datasheet和iv curve选择bias点

Vds=3.5V,Ids=53mA*2,Vgs=0.64V作为bias点。给定2电压必得电流。

1. 理想bias，NFmin, MSG和K

此时主要check作为lna应用时本身的性能！

1. 电阻Bias

vgs=r3/(r2+r3)*vdd vds=vdd-id*r1

故r2,r3只需保持比值即可,而r1与bias选择关系较大

2 choke+2 cap

和理想bias性能保持一致。此时，bias不影响rf特性

1. 稳定_源极负反馈Ls

bias确定时，Ls决定了谐振频率

设定Ls的初值起码保证中心频点处稳定

1. 稳定_ bias电阻

理想情况下，直流通路和交流通路互不影响；但为了省面积必须考虑元件复用；

使交流信号经过直流路径可以利用bias电阻来稳定。

关键在于L和C的取值，充分利用谐振频率点来选频。不稳定频段看到电阻。

配合Ls，Ls负反馈显著影响整个频段的增益。

输入端的并联LC显著影响NFmin

稳定的兼顾NFmin和MaxGain这两个指标，决定了匹配最好性能，即折衷的空间。

Input Match

由ns_circle和ga_circle得最优Γs

GA最佳点，默认假设了输出共轭匹配，而实际负载是50欧姆。

 两个交点，取哪一个？上还是下？取上！离50欧姆更近一些

选取ns和ga的折衷点m3,m4，使其匹配到50欧姆，移动的是交点的位置而已。

输入匹配使50欧姆处的ga,ns达到要求，但S21<Ga<MAG,需要输出匹配。

Output Match

取ga和gp的交点，如果ZL取m14，则理论上S21应该等于GA=GP=17.175

上一步S21<Ga，就是因为当时的ZL=50欧姆

m14取离50欧姆最近的点，意味着牺牲的S11最小！（Γin与ΓL的关系）

Ga供参考，主要是S11和GP的折衷

非线性

结果

总结

LAN设计重点在于NF和Gain，兼顾K,S11, S22及P1dB

设计步骤：设计目标-->器件特性--> bias ->稳定性-->根据NFmin和Ga设计输入匹配-->根据GP和S11确定输出匹配--> --> 检查P1dB等非线性指标

重点: LC选频，Ls负反馈，K值与电阻的关系，NF与NFmin 的关系，S21与GP,GA的关系，S11,S22与GP,GA的关系，NF 与GA的折衷等，如何使S11=S22同时失配，如何直接在电路图设计匹配电路。

900MHz LNA

BIAS

1. iv curve

取Vds=3V, Vgs=0.665V,则Ids=125mA

1. bias 电阻

3)原始特性

4)稳定措施

Input matching

不做匹配，结果已经可以了。

Output matching

Nonlinear

1. P1dB&HMD

Result

f0	2.4GHz
K	>1
NF	0.234dB
Gain	21.36dB
vswr	1.342
S11	-16.4
S22	-16.7
IP1dB	0dBm

四．功放

945MHz PA

Bias

1. iv curve

1. stability

Loadpull

1. 最佳负载

1. output matching

Sourcepull

1)最佳源阻抗

2)input matching

Results