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news 2025/10/10 11:43:13

太原网站建设公司,哪些网站可以免费发帖做推广,互联网建设企业网站,网站制作比较好的制作公司10、电路综合-基于简化实频的宽带匹配电路设计方法网络综合和简化实频理论学习概述中的1-9介绍了SRFT的一些基本概念和实验方法，终于走到了SRFT的另一个究极用途，宽带匹配电路的设计。 1、之前的一些回顾与总结之前也给出了一些电路综合的案例&…

10、电路综合-基于简化实频的宽带匹配电路设计方法

网络综合和简化实频理论学习概述中的1-9介绍了SRFT的一些基本概念和实验方法，终于走到了SRFT的另一个究极用途，宽带匹配电路的设计。

1、之前的一些回顾与总结

之前也给出了一些电路综合的案例，但是这些案例必须基于解析函数形式的S参数，在更为一般的情况下我们难以基于此去完成设计，我们往往需要基于要匹配的阻抗去设计实际的电路：

5、电路综合-超酷-基于S11参数直接综合出微带线电路图
基于给定的S11参数的表达式综合出其对应的微带电路图，注意此处的S11参数表达式需要是解析形式（即要是函数表达式的形式）

6、电路综合-基于简化实频的SRFT微带线切比雪夫低通滤波器设计
基于切比雪夫函数进行电路综合，基于目标参数直接进行电路综合得到其对应的微带电路，给出了对应的理论与操作步骤（附Matlab代码）

7、电路综合-基于简化实频的SRFT微带线巴特沃兹低通滤波器设计
基于巴特沃斯函数进行电路综合，基于目标参数直接进行电路综合得到其对应的微带电路，给出了对应的理论与操作步骤（附Matlab代码）

8、电路综合-基于简化实频的SRFT微带线的带通滤波器设计
基于巴特沃斯与切比雪夫函数进行电路综合，基于目标参数直接进行电路综合得到其对应的带通的微带电路，给出了对应的理论与操作步骤（附Matlab代码）

2、简化实频的宽带匹配电路设计方法理论

阻抗匹配其实就是S11电路的匹配，给定需要匹配的阻抗数值去设计微带电路，其实就是给定了部分频点的S11参数去综合出电路图。我们唯一需要的就是根据部分频点的S11参数去拟合S11在理查德域的解析表达式。

这个拟合过程也可以看为一个优化过程，是为了使得解析表达式尽可能的接近已知的S11参数。其基本过程和9、电路综合-基于简化实频的任意幅频响应的微带电路设计一致，在此不过多赘述。

3、简化实频的宽带匹配电路Matlab代码与简单验证

案例：将10欧姆在2.1-5.1GHz内匹配至50欧姆，在代码中设置几个离散的频率点以及目标阻抗即可：

% 设置要控制的频点
f_target=[2.1 2.7 3.3 3.9 4.5 5.1]*1e9;
% 设置要控制的对应阻抗,进行归一化
z_target=[10 10 10 10 10 10]/Z0;

代码的主题如下所示（详细代码从最上方链接下载）：

clear
clc
close all
global Z0
global freq_solve% 使用1GHZ的微带线，最高控制到3GHz，特性阻抗50欧姆
f=4e9;
fe=4e9;
Z0=50;
%使用k个级联微带线进行设计
k=6;%在DC处无零点
q=0;
%初始化H的系数
h=-1.*ones(1,k);
we=2*pi*fe;
tau=pi/2/we;
%光速
c=299792458;
ele_l=360*tau*f;
l=ele_l/360*c/f;
disp(['此处使用在',num2str(f/1e9),'GHz下电长度为',num2str(ele_l),'°的微带线进行实现']);% 设置要控制的频点
f_target=[2.1 2.7 3.3 3.9 4.5 5.1]*1e9;
% 设置要控制的对应阻抗,进行归一化
z_target=[10 10 10 10 10 10]/Z0;
% 转化为S11参数
s11_target=(z_target-1)./(z_target+1);% 定义优化变量
x0=h;
% Call optimization with no transformer
A = [];
b = [];
Aeq = [];
beq = [];
lb = [];
ub = [];
% opt=optimset('Display','off');
% warning('off');
[x,fval] = fmincon(@(x)objective_Z(x,fe,q,k,l,f_target,s11_target),x0,A,b,Aeq,beq,lb,ub,[]);
disp(['error is      ',num2str(fval)])
% warning('on');h=x;
h(k+1)=0;
% 基于优化得到的h计算其他参数
[G,H,F,g]=SRFT_htoG(h,q,k);
tau=pi/2/we;%求解频率范围，单位GHz
f_start=2;
f_stop=5;
f_step=0.1;
%求解范围
freq_solve=[f_start:f_step:f_stop]*1e9;%计算不同频率下的相移常数beta
beta=2*pi*freq_solve/c;
%转换到lamda域
lamda=1j*tan(beta*l);num_h=0;
for i=1:1:length(h)num_h=num_h+h(i).*lamda.^(length(h)-i);
end
num_g=0;
for i=1:1:length(g)num_g=num_g+g(i).*lamda.^(length(g)-i);
end
num_f=(1-lamda.^2).^(k/2);S11=num_h./num_g;SimthChart(3)=figure(3);
wxp_smithplot=smithplot(S11,'GridType','Z');
legend(['第',num2str(1),'次谐波']);
dcm_obj = datacursormode(SimthChart(3));
set(dcm_obj,'UpdateFcn',@myupdatefcn_smith1);
wxp_smithplot.Marker = {'+'};% 综合得到所需的微带电路
[Z_imp]=UE_sentez(h,g);
Z_imp=Z_imp.*Z0;
disp(Z_imp)

运行得到的结果如下所示：
在这里插入图片描述
从Smith圆图可见匹配较好，误差较小。构建ADS电路图，源阻抗设置为10欧姆：

ADS的仿真结果如下所示，可见匹配完美，设计合理：

4、简化实频功率放大器匹配设计

简化实频在功率放大器的设计中非常有用，对于功率放大器的匹配电路来说，不同频点的最佳频率是在不同阻抗点的，例如CGH40006S的最佳源阻抗与负载阻抗如下所示：
在这里插入图片描述
基于如上的最佳阻抗值进行SRFT电路设计，设计代码如下（源匹配和负载匹配可以通过修改注释来改变，提供了两种优化方法，提供修改注释来切换）：

clear
clc
close all
global Z0
global freq_solve% 使用1GHZ的微带线，最高控制到3GHz，特性阻抗50欧姆
f=4e9;
fe=4e9;
Z0=50;
%使用k个级联微带线进行设计
k=5;%在DC处无零点
q=0;
%初始化H的系数
h=-1.*ones(1,k);
we=2*pi*fe;
tau=pi/2/we;
%光速
c=299792458;
ele_l=360*tau*f;
l=ele_l/360*c/f;
disp(['此处使用在',num2str(f/1e9),'GHz下电长度为',num2str(ele_l),'°的微带线进行实现']);% 设置要控制的频点，源匹配
f_target=[2.1 2.7 3.3 3.9 4.5 5.1]*1e9;
% 设置要控制的对应阻抗,进行归一化
z_target=[20-1j*12 20-1j*8 18-1j*4 7-1j*3 6-1j*7 10-1j*10]/Z0;% % 设置要控制的频点，负载匹配
% f_target=[2.1 2.7 3.3 3.9 4.5 5.1]*1e9;
% % 设置要控制的对应阻抗,进行归一化
% z_target=[28+1j*14 26+1j*15 20+1j*13 19+1j*9 16+1j*7 15+1j*5.5]/Z0;% % 设置要控制的频点
% f_target=[2.1 2.7 3.3 3.9 4.5 5.1]*1e9;
% % 设置要控制的对应阻抗,进行归一化
% z_target=[10 10 10 10 10 10]/Z0;% 转化为S11参数
s11_target=(z_target-1)./(z_target+1);%优化方法二选一
OPTIONS=optimset('MaxFunEvals',20000,'MaxIter',50000,'Algorithm','levenberg-marquardt');
x=lsqnonlin('objective_Z',x0,[],[],OPTIONS,fe,q,k,l,f_target,s11_target);%优化方法二选一
% A = [];
% b = [];
% Aeq = [];
% beq = [];
% lb = [];
% ub = [];
% % opt=optimset('Display','off');
% % warning('off');
% [x,fval] = fmincon(@(x)objective_Z(x,fe,q,k,l,f_target,s11_target),x0,A,b,Aeq,beq,lb,ub,[]);
% disp(['error is      ',num2str(fval)])
% % warning('on');h=x;
h(k+1)=0;
% 基于优化得到的h计算其他参数
[G,H,F,g]=SRFT_htoG(h,q,k);
tau=pi/2/we;%求解频率范围，单位GHz
f_start=2;
f_stop=5;
f_step=0.1;
%求解范围
freq_solve=[f_start:f_step:f_stop]*1e9;%计算不同频率下的相移常数beta
beta=2*pi*freq_solve/c;
%转换到lamda域
lamda=1j*tan(beta*l);
num_h=0;
for i=1:1:length(h)num_h=num_h+h(i).*lamda.^(length(h)-i);
end
num_g=0;
for i=1:1:length(g)num_g=num_g+g(i).*lamda.^(length(g)-i);
end
num_f=(1-lamda.^2).^(k/2);
S11=num_h./num_g;
SimthChart(3)=figure(3);
wxp_smithplot=smithplot(S11,'GridType','Z');
legend(['第',num2str(1),'次谐波']);
dcm_obj = datacursormode(SimthChart(3));
set(dcm_obj,'UpdateFcn',@myupdatefcn_smith1);
wxp_smithplot.Marker = {'+'};
% %------------------------------------
% 综合得到所需的微带电路[Z_imp]=UE_sentez(h,g);
Z_imp=Z_imp.*Z0;
disp(Z_imp)

运行结果如下所示：
在这里插入图片描述
构建输入匹配的ADS仿真电路图，注意此处是输入匹配，需要将微带线的输入输出顺序翻转（第一段微带线是49.6156欧姆，以此类推）：

上图，1端口接的是50欧姆端口，2端口连接晶体管的栅极，仿真观察S22来判断其匹配结果，匹配效果很好：
在这里插入图片描述

上面设计的是输入匹配，下面进行输出匹配电路的设计，同样在上面代码的基础上修改注释，再进行综合：
在这里插入图片描述
匹配效果一般，基本满足要求，实际此处也需要考虑过拟合的问题，在此不额外赘述了。基于此结果构建输出匹配电路：

1端口接晶体管的漏极，2端口接50欧姆端口，观察S11的仿真结果如下所示，和理论一致：
在这里插入图片描述