申请/专利权人：西安航天华迅科技有限公司

申请日：2016-12-20

公开（公告）日：2020-03-20

公开（公告）号：CN106650087B

主分类号：G06F30/36(20200101)

分类号：G06F30/36(20200101)

优先权：

专利状态码：失效-未缴年费专利权终止

法律状态：2022.12.02#未缴年费专利权终止;2017.06.06#实质审查的生效;2017.05.10#公开

摘要：本发明公开了一种L型阻抗匹配网络设计方法：建立二维阻抗平面，并在二维阻抗平面内选起始点；根据起始点设计L型阻抗匹配网络，并测量其特征阻抗值Zn，n，并判断起始点是否为匹配点，若是，根据匹配点设计L型阻抗匹配网络；否则，继续执行；增加起始点对应的电容值和电感值，并测量出对应的特征阻抗值Zm，m，当Zm，m比Zn，n更接近圆图中心点，则继续执行，否则重新选取；增加对应的电容值和电感值，当Zm，m与史密斯原图中心点之间的距离大于其起始距离时，则匹配点位于该点的前一点的阻抗平面内第三象限；缩小匹配点的范围，得出最终匹配区域，并设计L型阻抗匹配网络。

主权项：1.一种L型阻抗匹配网络设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、建立二维阻抗平面坐标系，并在所述二维阻抗平面内选取起始点n，n，其中,n0；具体方法为：建立二维阻抗平面坐标系，横轴为电感轴，纵轴为电容轴，在所述二维阻抗平面内选择起始点n，n其中，所述起始点n，n表示在L型阻抗匹配网络中的电感值和电容值均为n，通过所述起始点n，n分别做出平行于所述电感轴和电容轴的直线，并通过两条所述直线将所述二维阻抗平面分为四个象限；步骤二、根据所述起始点n，n设计L型阻抗匹配网络，并测量所述L型阻抗匹配网络的特征阻抗值Zn，n；判断n，n是否为匹配点；若是，根据所述匹配点设计L型阻抗匹配网络；否则，继续执行步骤三；步骤三、增加步骤二中起始点对应的电容值和电感值，直至得出电容值和电感值所对应的点m，m，点m，m满足以下条件：测量出点m，m对应的特征阻抗值Zm，m，Zm，m与史密斯圆图中心点的距离小于Zn，n与史密斯圆图中心点的距离；其中，mn0；步骤四、增加步骤三中点m，m对应的电容值和电感值，直至得出电容值和电感值所对应的两个相邻点m1，m1、m2，m2，点m1，m1、m2，m2满足以下条件：与所述史密斯原图中心点之间的距离小于步骤三中Zm，m与史密斯圆图中心点的距离，且与史密斯原图中心点之间的距离大于步骤三中Zm,m与史密斯圆图中心点的距离；则判断匹配点位于以m1，m1为坐标原点的阻抗平面内第三象限且m2m1m0，继续执行步骤五；步骤五、缩小步骤四中匹配点所处的范围，得出最终匹配区域，则最终匹配区域内的任一点均为匹配点，并根据匹配点对应的电容值和电感值设计L型阻抗匹配网络；步骤五中得出最终匹配区域的具体方法为：步骤5.1、选取匹配区域的中心点m12，m12，并通过中心点m12，m12在所述二维阻抗平面做出分别与所述电容轴、电感轴平行的直线，将所述匹配区域分成第一象限、第二象限、第三象限和第四象限四部分，判断所述匹配点所在象限，得出匹配区域；判断所述匹配点所在象限的具体方法如下：步骤5.1.1、保持所述中心点m12，m12的电容值不变，增大电感值，当特征阻抗值接近所述史密斯原图中心点时，则匹配点位于所述第一象限或所述第四象限内，否则，匹配点位于所述第二象限或所述第三象限内；步骤5.1.2、保持所述中心点m12，m12的电感值不变，增大电容值，当特征阻抗值接近所述史密斯原图中心点时，则匹配点位于所述第一象限或第二象限内，否则，匹配点位于所述第三象限或第四象限内；步骤5.1.3、根据所述步骤5.1.1和所述步骤5.1.2确定所述匹配点所在的匹配区域；步骤5.2、重复执行步骤5.1，并得出最终匹配区域；步骤5.3、以匹配区域内任一点所对应的电容值和电感值设计L型阻抗匹配网络。

全文数据：一种L型阻抗匹配网络设计方法【技术领域】[0001]本发明属于射频电路设计领域，具体涉及一种L型阻抗匹配网络设计方法。【背景技术】[0002]阻抗匹配是射频电路中一个非常重要的概念，只有当信号源所驱动电路的输入阻抗和信号源阻抗共辄时，该电路从信号源吸收的功率才能达到最大值，这时称信号源所驱动电路达到了输入阻抗匹配条件。为了满足阻抗匹配条件从而使传输功率达到最大，常常需要将某一阻抗源阻抗变换到另一特定的阻抗负载阻抗），实现这一功能的电路就是阻抗匹配网络。目前有多种网络可以实现阻抗匹配功能，其中L型阻抗匹配网络是射频电路设计中最常用到的阻抗匹配网络，因其所用元器件最少，拓扑结构最简单，由两个无源元件电容和电感组成。[0003]为了避免繁琐的手工计算，工程上一般使用Smith圆图来设计阻抗匹配网络，但是设计人员须具备丰富的实践经验才能够操作。所以研究L型阻抗匹配网络设计方法具有重大的理论价值和现实意义。[0004]传统的阻抗匹配网络设计需要进行大量复杂的手工计算或者软件模拟仿真，而且得到的参数均为理想值，实际的电子元器件因为存在寄生参数，往往导致计算的理想值和实际值偏差非常大，后期仍然需要借助Smith圆图来精确设计。所以在实际操作中大部分设计人员会凭借经验直接用Smith圆图来设计阻抗匹配网络，通过实验的方法得到电子元器件的参数。所以无论设计人员是否计算仿真，最终都是用Smith圆图来设计阻抗匹配网络。具体设计时因人而异，根据设计人员的水平和习惯，设计方法千差万别，没有固定方法。水平高经验丰富的设计人员可能设计的快速一些，初级的设计人员往往设计的慢一些，甚至设计失败。【发明内容】[0005]本发明的目的是提供一种L型阻抗匹配网络设计方法，以解决现有L型阻抗网络设计方法步骤复杂、耗费时间、成功率低的问题。[0006]本发明采用以下技术方案，一种L型阻抗匹配网络设计方法，包括以下步骤：[0007]步骤一、建立二维阻抗平面坐标系，并在二维阻抗平面内选取起始点n，n，其中，n0；[0008]步骤二、根据起始点n，n设计L型阻抗匹配网络，并测量L型阻抗匹配网络的特征阻抗值Zn,n;判断n，n是否为匹配点;若是，根据匹配点设计L型阻抗匹配网络;否则，继续执行步骤二；[0009]步骤三、增加步骤二中起始点对应的电容值和电感值，直至得出电容值和电感值所对应的点m，m，点m，m满足以下条件:测量出点m，m对应的特征阻抗值，Zm,m与史密斯圆图中心点的距离小于Zn,n与史密斯圆图中心点的距离;其中，mn0;[0010]步骤四、增加步骤三中点m，m对应的电容值和电感值，直至得出电容值和电感值所对应的两个相邻点mi，mi、m2，ni2，点mi，mi、m2，ni2满足以下条件:Z0,选起始点时，也可以选择横纵坐标不同的值作为起始点，优选的选取横纵坐标都相同的点，以便于设计L型阻抗网络设计工作更加快捷；[0032]起始点n，n表示在L型阻抗匹配网络中的电感值为n，单位为nH，电容值为n，单位为pF，起始点的选择可根据个人的经验选择，在本实施例中选取点（5，5，即起始的电感值为5nH，电容值为5pH;[0033]通过起始点（n，n分别做出平行于电感轴和电容轴的直线，并通过两条直线将二维阻抗平面分为四个象限，如图2所示，优选的我们设定n，n点的右上方为第一象限，（n，η点的左上方为第二象限，（n，n点的左下方为第三象限，（n，n点的右下方为第四象限，但是由于nX，所以n，n点的第三象限仅限于原阻抗平面坐标系的坐标原点的右上方部分；[0034]在本实施例中，通过起始点（5,5分别做出平行于电感轴和电容轴的直线，并通过两条直线将二维阻抗平面分为四个象限，设定点（5,5的右上方为第一象限，点（5,5的左上方为第二象限，点（5，5的左下方为第三象限，点（5，5的右下方为第四象限，（5，5点的第三象限仅限于原阻抗平面坐标系的坐标原点的右上方部分；[0035]步骤二、根据起始点（n，n设计L型阻抗匹配网络，即使用电感为ηnH电容为npF设计L型阻抗匹配网络，并通过矢量网络分析仪测试，如图1所示，在矢量网络分析仪中观察史密斯圆图，即Smith圆图，测量出此时L型阻抗匹配网络的特征阻抗值Zn,n，判断点n，n是否为匹配点；[0036]当此时Zn,n处于史密斯圆图中心点时，则起始点n，n为匹配点，并根据匹配点设计L型阻抗匹配网络，否则，继续执行步骤三；[0037]在本实施例中，设计电感值为5nH、电容值为5pH的L型阻抗匹配网络，通过矢量网络分析仪测试，在矢量网络分析仪中观察Smith圆图，测量出此时L型阻抗匹配网络的特征阻抗值Z5并未在处于Smith圆图中心点，因此，继续执行步骤三；[0038]步骤三、增加步骤二中L型阻抗匹配网络中起始点n，n所对应的电容值和电感值直至m，m，即电感值和电容值分别为mnH和mpF，其中，mn0,同时观察Smith圆图中特征阻抗Zm,m的变化趋势，点m，m满足以下条件：测量出点（m，m对应的特征阻抗值Zm,m，Z心与史密斯圆图中心点的距离小于Zη,η与史密斯圆图中心点的距离；[0039]即Zm,m比Ζη,η更加靠近Smith圆图的中心点，则执行步骤四；否则重新选取点m，m的值，直至与史密斯圆图中心点的距离小于Zn,n与史密斯圆图中心点的距离后，执行步骤四；[0040]在本实施例中，将起始点（5,5增加至（10,10，同时观察Smith圆图中特征阻抗Z10,10的变化趋势，得到Z10,10比Ze,5更加靠近Smith圆图的中心点；[0041]步骤四、继续增加步骤三中点m，m所对应的电容值和电感值，直至得出电容值和电感值对应的两个相邻点mi，mi、m2,m2，且点mi，mi、m2，m2满足以下条件Jimlliv与史密斯原图中心点之间的距离小于步骤三中与史密斯原图中心点之间的距离，且zUll2llllj与史密斯原图中心点之间的距离大于步骤三中与史密斯圆图中心点的距离;其中，m2mim0；[0042]此时，如图3所示，可唯一得出匹配点位于以πη,πη为坐标原点的阻抗平面内第三象限和以原坐标原点〇,〇的横纵坐标轴之间的匹配区域，继续执行步骤五；[0043]本实施例中，继续增加L型阻抗匹配网络电容值和电感值直至（11，11，即电感值和电容值分别为IlnH和llpF，同时观察Smith圆图中特征阻抗Zaiai的变化趋势，Zaiai比Z1〇,1Q远离Smith圆图的中心点，由于，点（II，11之前所选的点为（10，10，则可唯一得出匹配点位于以（10,10为坐标原点的阻抗平面内第三象限和以原坐标原点（〇,〇的横纵坐标轴之间的匹配区域，继续执行步骤五；[0044]步骤五、缩小步骤四中匹配区域的范围，直至最终匹配区域内的点所对应的特征阻抗值接近史密斯原图中心点，则最终匹配区域内的任一点即为匹配点，并根据匹配点对应的电容值和电感值设计L型阻抗匹配网络。其具体通过以下方法实施：[0045]步骤5.1、选取匹配区域的中心点!ΜΛ,πηΛ，同时将L型阻抗匹配网络中的电感值和电容值修改为m2nH和nu2pF，并通过中心点1^2,1^2在二维阻抗平面做出分别与电容轴、电感轴平行的直线，如图4所示，将匹配区域分成第一象限、第二象限、第三象限和第四象限四部分，在匹配区域内，中心点的右上方为第一象限，中心点的左上方为第二象限，中心点的左下方为第三象限，中心点的右下方为第四象限；[0046]在本实施例中，选取匹配区域的中心点（102,102，即（5,5，同时将L型阻抗匹配网络中的电感值和电容值修改为5nH和5pF，并通过中心点（5，5在二维阻抗平面做出分别与电容轴、电感轴平行的直线，将匹配区域分成第一象限、第二象限、第三象限和第四象限四部分；[0047]步骤5.1.1、保持中心点1^2,11^2的电容值不变，增大电感值，同时观察Smith圆图中特征阻抗的变化趋势，当特征阻抗值接近史密斯原图的中心点时，则匹配点位于点的第一象限或第四象限内，否则，匹配点位于点的第二象限或第三象限内；[0048]本实施例中保持中心点（5,5的电容值不变，增大电感值至6.2nH，同时观察Smith圆图中特征阻抗的变化趋势，Z6.2,5比Z5,5更加接近Smith圆图中心点，则匹配点位于点5,5的第一象限或第四象限内；[0049]步骤5.1.2、再次将L型阻抗匹配网络中的电感值和电容值修改为m2nH和m2pF，保持电感值不变，增大电容值，同时观察Smith圆图中特征阻抗的变化趋势，当特征阻抗值接近史密斯原图中心点时，则匹配点位于点πηΛ,πηΛ的第一象限或第二象限内，否则，匹配点位于点πηΛ,πηΛ的第三象限或第四象限内；[0050]在本实施例中，再次将L型阻抗匹配网络中的电感值和电容值修改为5ηΗ和5pF，保持电感值不变，增大电容值至6.8pF，同时观察Smith圆图中特征阻抗的变化趋势，Z5,6.8比Z5,5更加接近史密斯原图中心点，则匹配点位于点5,5的第一象限或第二象限内；[0051]步骤5.1.3、根据步骤5.1.1和步骤5.1.2的结果，可以唯一确定匹配点处于点Hi12，mi2的哪一个象限，则该象限命名为πηΛ,πηΛ点的匹配象限，且该象限为匹配点所在的匹配区域；[0052]本实施例中，根据步骤5.1.1和步骤5.1.2的结果可唯一确定，匹配点位于点（5，5的第一象限，则该象限命名为点（5,5的匹配象限，且该象限为匹配点所在的匹配区域；[0053]步骤5.2、重复执行步骤5.1，由于不断的重复执行步骤5.1，所以，我们能不断细化精确定位匹配点所处的匹配区域，直至特征阻抗点足够靠近Smith圆图的中心点或者实际使用的电子元器件参数无法在持续下去为止，即可得出最终匹配区域，此时该区域内任意一点均可视作匹配点，可根据实际情况选区L型匹配网络中的电感值和电容值；[0054]本实施例中，选区匹配区域内的中心点（7.5,7.5，同时将L型阻抗匹配网络中的电感值和电容值修改为7.5nH和7.5pF，并通过中心点（7.5，7.5在二维阻抗平面做出分别与电容轴、电感轴平行的直线，将匹配区域分成第一象限、第二象限、第三象限和第四象限四部分，在匹配区域内，中心点的右上方为第一象限，中心点的左上方为第二象限，中心点的左下方为第三象限，中心点的右下方为第四象限；[0055]保持中心点（7.5，7.5的电容值不变，增大电感值至9.InH，同时观察Smith圆图中特征阻抗的变化趋势，Zan5比Z7.5,7.5更加接近史密斯原图的中心点，则匹配点位于点7.5，7.5的第一象限或第四象限内；[0056]再次将L型阻抗匹配网络中的电感值和电容值修改为7.5nH和7.5pF，保持电感值不变，增大电容值至8pF，同时观察Smith圆图中特征阻抗的变化趋势，Z7.5,8比Z7.5,7.5特征阻抗值更加远离史密斯原图中心点，则匹配点位于点5，5的第三象限或第四象限内；[0057]根据之前两个步骤的结果，可以唯一确定匹配点位于点（7.5,7.5的第四象限，并且Z9.i,6.8比点Z7.5,7.5的特征阻抗值更加靠近史密斯原图的中心点，同时，Z9.i,6.8已经非常接近Smith圆图中心点，所以，满足电感值为7.5nH-10nH、电容值为5pH-7.5pH的区域即为最终匹配区域；[0058]步骤5.3、以匹配区域内任一点所对应的电容值和电感值设计L行阻抗匹配网络。[0059]在最终区域内的任一点即可设计出L型阻抗匹配网络，本实施例中，L型匹配网络中的电感值取9.InH，电容值取6.8pF。[0060]通过本方法使设计L型阻抗匹配网络具有标准化和固定化特点，可以快速成功的设计出阻抗匹配网络。

权利要求：1.一种L型阻抗匹配网络设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、建立二维阻抗平面坐标系，并在所述二维阻抗平面内选取起始点n，n，其中，n0；步骤二、根据所述起始点（n，n设计L型阻抗匹配网络，并测量所述L型阻抗匹配网络的特征阻抗值Zn,n;判断n，n是否为匹配点；若是，根据所述匹配点设计L型阻抗匹配网络；否则，继续执行步骤三；步骤三、增加步骤二中起始点对应的电容值和电感值，直至得出电容值和电感值所对应的点m，m，点m，m满足以下条件:测量出点m，m对应的特征阻抗值Zm,m，Zm,m与史密斯圆图中心点的距离小于Zn,n与史密斯圆图中心点的距离;其中，mn0;步骤四、增加步骤三中点m，m对应的电容值和电感值，直至得出电容值和电感值所对应的两个相邻点mi，mi、（m2，ni2，点mi，mi、（m2，ni2满足以下条件"^与所述史密斯原图中心点之间的距离小于步骤三中与史密斯圆图中心点的距离，且与史密斯原图中心点之间的距离大于步骤三中与史密斯圆图中心点的距离;则判断匹配点位于以im，πη为坐标原点的阻抗平面内第三象限且，继续执行步骤五；步骤五、缩小步骤四中匹配点所处的范围，得出最终匹配区域，则最终匹配区域内的任一点均为匹配点，并根据匹配点对应的电容值和电感值设计L型阻抗匹配网络。2.如权利要求1所述的L型阻抗匹配网络设计方法，其特征在于，所述步骤一的具体方法为：建立二维阻抗平面坐标系，横轴为电感轴，纵轴为电容轴，在所述二维阻抗平面内选择起始点n，n其中，所述起始点n，n表示在L型阻抗匹配网络中的电感值和电容值均为n，通过所述起始点n，n分别做出平行于所述电感轴和电容轴的直线，并通过两条所述直线将所述二维阻抗平面分为四个象限。3.如权利要求2所述的L型阻抗匹配网络设计方法，其特征在于，步骤五中得出最终匹配区域的具体方法为：步骤5·1、选取匹配区域的中心点mi2，mi2，并通过中心点mi2，mi2在所述二维阻抗平面做出分别与所述电容轴、电感轴平行的直线，将所述匹配区域分成第一象限、第二象限、第三象限和第四象限四部分，判断所述匹配点所在象限，得出匹配区域；步骤5.2、重复执行步骤5.1，并得出最终匹配区域；步骤5.3、以匹配区域内任一点所对应的电容值和电感值设计L型阻抗匹配网络。4.如权利要求3所述的L型阻抗匹配网络设计方法，其特征在于，步骤5.1中判断所述匹配点所在象限的具体方法如下：步骤5.1.1、保持所述中心点0^2,1^2的电容值不变，增大电感值，当特征阻抗值接近所述史密斯原图中心点时，则匹配点位于所述第一象限或所述第四象限内，否则，匹配点位于所述第二象限或所述第三象限内；步骤5.1.2、保持所述中心点0^2,1^2的电感值不变，增大电容值，当特征阻抗值接近所述史密斯原图中心点时，则匹配点位于所述第一象限或第二象限内，否则，匹配点位于所述第三象限或第四象限内；步骤5.1.3、根据所述步骤5.1.1和所述步骤5.1.2确定所述匹配点所在的匹配区域。5.如权利要求3或4所述的L型阻抗匹配网络设计方法，其特征在于，在所述匹配区域内，所述中心点的右上方为第一象限，所述中心点的左上方为第二象限，所述中心点的左下方为第三象限，所述中心点的右下方为第四象限。

百度查询： 西安航天华迅科技有限公司 一种L型阻抗匹配网络设计方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD