射频(一)_匹配
射频（一）_匹配
一．匹配
LC匹配
任意ZL匹配到任意ZS
总结
- 匹配看S11à-∞；网分看50欧姆的另一判断依据。
S21à0；
实际是单频点的匹配，但看的是宽频段的性能。
注意利用匹配网络的滤波特性（一举两得），如抑制HMD
2）打勾的好处是，手动设定Zs共轭后，可以在图中保持不变，即锁定
3）电路中插入smith控件匹配方法：从右往左
i) 输入端，由最佳┌S得┌S*，再匹配到50欧姆
ii) 输出端，由50欧姆直接匹配到最佳┌L
可以忽略port的设置。
4) 短路slot等价于电感，向上转
开路slot等价于电容，向下转
二．滤波器
LPF_General
Filter_DG结构
Goal: fp=4GHz, fs=8GHz
总结:PORT取50欧姆，性能看S21
Transform assistant
- LC 转slot,固定电长度为45度
2）网络前后加50欧姆TLINE，改串联SLOT为并联SLOT
3）物理参数W,L
由LC转换成传输线后性能大大提升。高频采用传输线的好处。
LPF_ 950MHz_HMD
Goal: fp=950MHz, fs1=1900MHz, fs2=2850MHz
3个LC并联对应3个坑点
总结
1) 一般设计步骤
DG得滤波器结构及器件初始值；
将初始值替换为接近的实际器件离散值附近的值，进行优化
先批量替换电容，逐步优化目标，迭代进行
再批量或逐步替换电感，直至目标可接受。电感取值自由度高。
2) HMD抑制采用了LPF，即低频通，高频抑制; 实际只需要3个频点附近的性能。
3) 以LPF结构为基础，结合LC串联和LC并联(谐振点，坑)可构成BPF,BSP等Filter
4) 普通PCB板加Murata电容电感作HMD滤波，缺点是通高功率信号会发热严重。散热问题，大面积漏铜，过孔密集，风扇吹等。
三．低噪放
2.4GHz LNA
BIAS
- 根据datasheet和iv curve选择bias点
Vds=3.5V,Ids=53mA*2,Vgs=0.64V作为bias点。给定2电压必得电流。
- 理想bias，NFmin, MSG和K
此时主要check作为lna应用时本身的性能！
- 电阻Bias
vgs=r3/(r2+r3)*vdd vds=vdd-id*r1
故r2,r3只需保持比值即可,而r1与bias选择关系较大
2 choke+2 cap
和理想bias性能保持一致。此时，bias不影响rf特性
- 稳定_源极负反馈Ls
bias确定时，Ls决定了谐振频率
设定Ls的初值起码保证中心频点处稳定
- 稳定_ bias电阻
理想情况下，直流通路和交流通路互不影响；但为了省面积必须考虑元件复用；
使交流信号经过直流路径可以利用bias电阻来稳定。
关键在于L和C的取值，充分利用谐振频率点来选频。不稳定频段看到电阻。
配合Ls，Ls负反馈显著影响整个频段的增益。
输入端的并联LC显著影响NFmin
稳定的兼顾NFmin和MaxGain这两个指标，决定了匹配最好性能，即折衷的空间。
Input Match
由ns_circle和ga_circle得最优Γs
GA最佳点，默认假设了输出共轭匹配，而实际负载是50欧姆。
两个交点，取哪一个？上还是下？取上！离50欧姆更近一些
选取ns和ga的折衷点m3,m4，使其匹配到50欧姆，移动的是交点的位置而已。
输入匹配使50欧姆处的ga,ns达到要求，但S21<Ga<MAG,需要输出匹配。
Output Match
取ga和gp的交点，如果ZL取m14，则理论上S21应该等于GA=GP=17.175
上一步S21<Ga，就是因为当时的ZL=50欧姆
m14取离50欧姆最近的点，意味着牺牲的S11最小！（Γin与ΓL的关系）
Ga供参考，主要是S11和GP的折衷
非线性
结果
总结
LAN设计重点在于NF和Gain，兼顾K,S11, S22及P1dB
设计步骤：设计目标-->器件特性--> bias ->稳定性-->根据NFmin和Ga设计输入匹配-->根据GP和S11确定输出匹配--> --> 检查P1dB等非线性指标
重点: LC选频，Ls负反馈，K值与电阻的关系，NF与NFmin 的关系，S21与GP,GA的关系，S11,S22与GP,GA的关系，NF 与GA的折衷等，如何使S11=S22同时失配，如何直接在电路图设计匹配电路。
900MHz LNA
BIAS
- iv curve
取Vds=3V, Vgs=0.665V,则Ids=125mA
- bias 电阻
3)原始特性
4)稳定措施
Input matching
不做匹配，结果已经可以了。
Output matching
Nonlinear
- P1dB&HMD
Result
|
f0 |
2.4GHz |
|
K |
>1 |
|
NF |
0.234dB |
|
Gain |
21.36dB |
|
vswr |
1.342 |
|
S11 |
-16.4 |
|
S22 |
-16.7 |
|
IP1dB |
0dBm |
四．功放
945MHz PA
Bias
- iv curve
- stability
Loadpull
- 最佳负载
- output matching
Sourcepull
1)最佳源阻抗
2)input matching
Results
