一个手机RF屌丝的学习历程

事实证明，史密斯圆图仍然是确定传输线阻抗的基本工具。

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”。

在高频端，寄生元件(比如连线上的电感、板层之间的电容和导体的电阻)对匹配网络具有明显的、不可预知的影响。频率在数十兆赫兹以上时，理论计算和仿真已经远远不能满足要求，为了得到适当的最终结果，还必须考虑在实验室中进行的RF测试、并进行适当调谐。需要用计算值确定电路的结构类型和相应的目标元件值。

有很多种阻抗匹配的方法，包括
计算机仿真： 由于这类软件是为不同功能设计的而不只是用于阻抗匹配，所以使用起来比较复杂。设计者必须熟悉用正确的格式输入众多的数据。设计人员还需要具有从大量的输出结果中找到有用数据的技能。另外，除非计算机是专门为这个用途制造的，否则电路仿真软件不可能预装在计算机上。
手工计算： 这是一种极其繁琐的方法，因为需要用到较长(“几公里”)的计算公式、并且被处理的数据多为复数。
经验： 只有在RF领域工作过多年的人才能使用这种方法。总之，它只适合于资深的专家。
史密斯圆图：本文要重点讨论的内容。
本文的主要目的是复习史密斯圆图的结构和背景知识，并且总结它在实际中的应用方法。讨论的主题包括参数的实际范例，比如找出匹配网络元件的数值。当然，史密斯圆图

不仅

能够为我们

找出最大功率传输的匹配网络

，

还能帮助设计者优化噪声系数

，

确定品质因数

的影响

以及进行稳定性分析

。

file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image001.gif
图1. 阻抗和史密斯圆图基础
基础知识
在介绍史密斯圆图的使用之前，最好回顾一下

RF

环境下

(

大于

100MHz

)IC连线的电磁波传播现象。这对RS-485传输线、PA和天线之间的连接、LNA和下变频器/混频器之间的连接等应用都是有效的。

大家都知道，要使信号源传送到负载的

功率最大

，信号

源阻抗

必须

等于

负载的

共轭阻抗

，即：
RS + jXS = RL - jXL file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif
图2. 表达式RS+ jXS = RL - jXL的等效图

在这个条件下，

从信号源到负载传输的能量最大

。另外，为有效传输功率，满足这个条件可以

避免能量从负载反射到信号源

，尤其是在诸如视频传输、RF或微波网络的高频应用环境更是如此。