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射频电路中的匹配与增益 [复制链接]

 

在射频电路中,匹配与增益是两个不可分割的概念。匹配是指通过调整电路参数,使信号在各个部分之间能够顺利传输,而增益则是指电路能够将输入信号放大到所需的输出水平。在射频电路设计中,正确理解和处理匹配与增益之间的关系至关重要。

匹配和增益是射频电路中重要的设计考虑因素。首先我们要理解它们的定义。

匹配与增益的概念和两者之间的关系

匹配(Matching):

在射频电路中,匹配是确保信号的最大功率传输的关键。匹配电路被用来将信号源、负载和中间电路的阻抗与电路中的传输线或元件的特性阻抗匹配。匹配电路通常包括匹配网络、传输线和调谐电路等。通过匹配,可以最大限度地减小信号的反射损耗,提高电路的性能和效率。

增益(Gain):

在射频电路中,增益是指电路将输入信号放大的能力。增益在射频系统中非常重要,因为它决定了信号的强度和范围。射频电路中常见的增益元件包括功放(Power Amplifier)和低噪声放大器(Low Noise Amplifier)。设计师需要平衡增益和其他性能指标,如噪声系数、线性度和带宽,以满足系统需求。

匹配对增益的影响:

良好的匹配可以最大化射频电路的功率传输效率,减少信号的反射损耗,从而有助于增加电路的增益。当输入信号源与电路的阻抗匹配良好时,信号可以最大程度地传输到负载或下一个级联电路中,减少了信号损失,因此可以获得更高的增益。

理论与分析

电路模型

本文以射频放大器模块为原型进行分析

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射频放大器模型示意图

共轭匹配概念

射频能量信号从信号源传到负载,其输出特性可以用”水管理论“解释。

233924fgojk4pgkmjd5zkz.png

共轭匹配:实部电阻相等,虚部电抗抵消。

匹配网络设计

我们在电路模型上标上相关的反射系数、阻抗。其下标s表示源端,L表示负载端,IN表示放大器的输入端以及OUT表示放大器的输出端。

233924toxpk4xf44rlfo4z.png

当特性阻抗为50时,瞬态反射系数(考虑器件为单向器件)与电阻的关系为:

233924hzwrauaogzmamgb5.png

阻抗和匹配

233924hqgqx9paipkaqs9h.png

举例

最大功率增益匹配条件(用于高增益放大器)

233924pwkkvh1g3wuw2g1v.png

匹配源端反射系数等于放大器输入端反射系数的共轭

输出端反射系数的共轭等于放大器输出端的反射系数

最佳噪声匹配条件(使用于低噪放)

233924hmptjwzm7lw7o1zx.png

因为是低噪放,所以放大器的输入端反射系数要等于噪声系数最佳时候的反射系数,所以其关系如下:

233924glxi3hli3q7br3lz.png

最大输出功率匹配条件(末级功率放大器)

233924zhb4z5ud8wql1f2d.png

因为需要最大输出功率,所以我们输出匹配网络的反射系数需要在输出功率最大时的。OPT:最大Pout,而非最大的增益,这与功率晶体管的非线性相关(P1dB)。关系如下:

233924yxxfuv41cjs7f88h.png

总之,射频电路中的匹配和增益紧密相连,二者相互影响。通过合适的匹配技术,我们可以最大化电路的增益,并确保信号传输的质量和稳定性。因此,在射频电路设计中,我们应该充分考虑匹配与增益的关系,以实现高效、可靠的电路性能。

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好,不错不错不错不错不错不错不错不错不错不错不错不错不错不错不错不错不错不错   详情 回复 发表于 2023-7-25 16:26
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射频【放大器】

 

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五彩晶圆(中级)

 

射频电路中的匹配和增益的关系,如果用最通俗的语言怎么讲呢,一句话?

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你看过1角变100的,类似原理
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射频电路中的匹配与增益都收到哪些因素限制?  

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  工作点  、、频率  工作带宽 、、用什么材料、、所选器件的阻抗  、、、  详情 回复 发表于 2023-7-25 20:55
 
 
 

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一粒金砂(中级)

 

好,不错不错不错不错不错不错不错不错不错不错不错不错不错不错不错不错不错不错

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秦天qintian0303 发表于 2023-7-25 12:08 射频电路中的匹配与增益都收到哪些因素限制?  
 

工作点  、、频率  工作带宽 、、用什么材料、、所选器件的阻抗  、、、

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