ADS笔记 | 史密斯圆进行阻抗匹配，并用ADS仿真结果

1、单支节匹配

下列给出了微带线的各项数据，要求用串并联微带线匹配负载ZL = (30 – j90)Ω的电路，且此时源端阻抗为50Ω。

阻抗匹配简单来说就是添加了元器件之后，在源端往负载端看的时候，反射系数为0，即无反射。

首先使用LineCalc工具，输入各项数据之后，选择源端为50欧的电气特性，求出此时微带线的宽度W，长度L和有效相对介电常数K_eff

1.1 串联&并联

用有效相对介电常数，算出波长，其中C为光速。并算出归一化阻抗和归一化导纳


我们要在史密斯圆上得出电刻度长度，然后利用算出的波长，得出串联和并联的导线长度，如何看电刻度的值可查看微波天线技术这本书的附录

步骤：先做出归一化导纳值A点的等放射系数圆（以1.0为圆心，半径为0A的圆）和阻抗为1的圆相交的点D的电刻度差就能够求出接入元件的节点到阻抗的长度，然后取D点共轭的点B，求出B点的复数值，此时复数点到左边即开路点就可以求出开路支节的长度，到左边即短路的点就可以求出短路支节的长度。

在ADS中布局，微带线的宽度用LineCalc算出来的宽度，TL3和TL1长度用LineCalc算出来总长度减去史密斯圆上的求出来的短路支节和开路支节算出来的长度，就可以得出TL3和TL1的长度。

把值输进去，点击仿真，可以看出来计算的误差算是比较小的，db（S（1,1））是1端口的放射系数，

S（1,1）	dB
1	0
0.1	-20dB
0.01	-40dB
0.001	-60dB

所以反射系数越小，越趋近于负无穷，所以看出下图的频率响应（左边）基本上实现在工作频率反射小，在其他频段不工作，且在史密斯圆的点上放射系数为0.013（模值）和0.039,算是很好的阻抗匹配结果了。

1.2 优化

用goal控件，设置目标对串并联支节的长度进行优化

经过软件自行优化，对比出结果更加理想化

2.LC匹配网络

阻抗匹配便是从圆上一点，沿着导纳圆或者阻抗圆从负载端的点移动到源端的点，所需要用到的元器件，就是匹配网络

阻抗圆	顺时针	串联电感
	逆时针	串联电容
导纳圆	顺时针	并联电容
	逆时针	并联电感

seires串联 shunt并联

找阻抗圆一点ZL所在的导纳圆做法如下：

首先是条件：

1. 因为所有导纳圆都切于一点，
2. 且又经过点ZL
3. 圆心必定在实轴上

作图方法：

1. 先画出点ZL
2. 做出ZL与开路点的中垂线
3. 中垂线即用圆规，两脚距离大于两点距离的一半，画出两条弧度，共四条（下图红色弧线），连接两组弧线相交的两个点，即为中垂线
4. 中垂线交实轴的点即为导纳圆的圆心

在史密斯圆上的阻抗匹配过程

1. 画出归一化阻抗（负载的），即从负载端出发
2. 沿着导纳圆逆时针到点A，即先在负载端并联一个电感，
3. 然后沿着阻抗圆逆时针绕道源端，即串联一个电容

具体计算过程如下


所以我们得到的是下面这个匹配电路

当然也可以先沿着阻抗圆绕，然后沿着导纳圆绕

这样计算出来的结果就是下面这种匹配电路

上图还有两种绕法没有指出，因为就不是LC电路了，还有计算出来的值是负数的情况也没有在这里说清，因为负值的电感和电容在理论中存在，但是在现实生活中是不存在的。