ADS使用Smith圆图进行阻抗匹配（输出阻抗匹配）

在处理RF系统的实际应用问题时，总会遇到一些非常困难的工作，对各部分级联电路的不同阻抗进行匹配就是其中之一。一般情况下，需要进行匹配的电路包括天线与低噪声放大器(LNA)之间的匹配、功率放大器输出(RFOUT)与天线之间的匹配、LNA/VCO输出与混频器输入之间的匹配。匹配的目的是为了保证信号或能量有效地从“信号源”传送到“负载”。

阻抗匹配（impedance matching） 信号源内阻与所接传输线的特性阻抗大小相等且相位相同，或传输线的特性阻抗与所接负载阻抗的大小相等且相位相同，分别称为传输线的输入端或输出端处于阻抗匹配状态，简称为阻抗匹配。否则，便称为阻抗失配。有时也直接叫做匹配或失配。阻抗匹配的目的就是实现功率的最大传输。

ADS使用 Smith匹配过程

设匹配要求：

                       输出端口阻抗：Zs = 2.4 + j*0.8欧

                      负载：Z = 50欧

                      工作频率：960M

目的：将负载Z匹配到Zs的共轭 2.4 - j*0.8欧

第一步：

建立原理图,在“Simulation-S_ Param”面板中选取SP控件、Zin 控件件和端口Term放人原理图中，在面板中选取“Smith Chart Matching”加入原理图中，用导线连接，如图所示。

第二步：

双击SP控件输入扫描参数，双击端口Term1输入Zs的共轭：2.4 - j*0.8欧，上图是已经设置好的。

第三步：打开Smith圆图工具

选中Smith控件，执行菜单命令[Tools] -→[ Smith Chart... ]，如图。

 

第四步：设置参数，匹配

依次设置频率为0. 96GHz，选中归一化“Normalize”选项，并将Zs*（注意*代表Zs的共轭）设置为源端口Terml的共轭2.4 +j*0.8.

第五步：开始匹配

设置好上述参数后，在Smith圆图中选中负载点，从负载开始匹配。然后在从左边的元件选择合适的元件进行匹配，比如我的匹配结果。

匹配完成后点击下方的Build ADS Circuit按钮生成原理图元件。生成的元件如下图

 

第六步：仿真

在原理图，快捷键F7启动仿真。在仿真结果界面插入图表，查看匹配结果。

 

                   

 

仿真结果：

 

可以看到，在0.96G  时反射系数最小，说明匹配结果良好。

第七步：将匹配用到的理想微带线TLIN换成微带线MLIN

利用LineCalc工具计算转换。

设置转换参数，我的如下；

在Electrical输入Smith圆图生成的TLIN的参数，然后点击Synthesize得到微带线MLIN的宽和长。将计算得到参数在原理图替换理想微带线。

替换完成的结果如上，添加MSub控件。并设置好参数，在仿真一次，验证结果。