中華大學 通訊系,1,Impedance Matching Network Design (I),中華大學 通訊系 田慶誠tienchu.edu.tw03 5186030,中華大學 通訊系,2,Impedance Matching Manipulation,STEP 1 計算出電晶體所需配合的GS and GLSTEP 2 規劃input and output matching circuitsLumped, distributed or mixed-mode circuitsFrequency response: LP, HP or BPBandwidth: Narrow or broad band designTradeoff: Gain, VSWR, noise figure, output power,InputMatchingNetwork,OutputMatchingNetwork,50W,50W,GS,GL,?,?,中華大學 通訊系,3,Impedance Matching on Smith Chart,STEP 1 在電路圖中定義“往前看”所看到的起始點負載阻抗Z1或反射係數G1,G1,起始,起始,中華大學 通訊系,4,Impedance Matching on Smith Chart,STEP 2 在電路圖中定義“往後退”的方向用以加入並聯或串聯元件，並確定阻抗匹配目標。,Z1,G1,G2,G3,G1,G2,G3,G1,G2,G3,起始,起始,目標,目標,中華大學 通訊系,5,Series Lumped Matching Elements,G1,Series C,Series R,Series L,Z1,G1,G2,Z1,G1,G2,Z1,G1,G2,中華大學 通訊系,6,Shunt Lumped Matching Elements,G1,Shunt C,Shunt R,Shunt L,Z1,G1,G2,Z1,G1,G2,Z1,G1,G2,中華大學 通訊系,7,放大器設計的正確阻抗匹配技巧,Example: Input matching network designStep 1 決定“往前看”及“往後退”的方向,InputMatchingNetwork,50W,GS,Step 2 GS不可設為起點，必須視為目標。起點G1必須設在50W原點。,G1,起始,目標,中華大學 通訊系,8,放大器設計的正確阻抗匹配技巧,Step 3 決定串聯及並聯電路架構和元件值,50W,GS,G1,G2,GS,G2,G1,起始,目標,中華大學 通訊系,9,InputMatchingNetwork,常見錯誤示範,若不管阻抗ZS或反射係數GS在電路中的方向性，直接使用Smith chart.,GS,G2,G3,50W,GS,G2,G3,其物理特性完全無法達到預期的阻抗匹配,起始,中華大學 通訊系,10,Physical Characteristics of Complex Conjugate Matching Circuit,GS= GIN*,GIN,G1,G2,G1,G2,ZIN,ZIN,50W,50W,L1,L1,C2,C2,原始設計,驗證,起始,起始,目標,目標,每個界面都將形成共軛匹配,中華大學 通訊系,11,GS,GIN,G1,G2,G1,G2,If GS = GIN* thenG2=(G2)*G1=(G1)*For lossless matching network only,每個界面都形成共軛匹配,Physical Characteristics of Complex Conjugate Matching Circuit,中華大學 通訊系,12,特殊阻抗匹配技巧(For lossless matching network only),LosslessInputMatchingNetwork,Z1,GS,G1,LosslessInputMatchingNetwork,GS*,G1*,Z1,(a) 從G1匹配到GS,(b) 從GS*匹配到G1*,起始,起始,目標,目標,原始方法(a)設計的無損耗阻抗匹配電路與特殊技巧(b)設計的無損耗阻抗匹配電路完全相同。,中華大學 通訊系,13,Four Matching Regions of Smith Chart,I高阻抗區,II高導納區,III感抗區,IV容抗區,中華大學 通訊系,14,Lumped L-Type Matching Network,Low-pass type,G,起點,50W,Z,G,起點,50W,Z,High-pass type,I, III,II, IV,G,起點,50W,Z,G,起點,50W,Z,I, IV,II, III,中華大學 通訊系,15,Lumped L-Type Matching Network,Band-pass type,G,起點,50W,G,起點,50W,G,起點,50W,G,起點,50W,Z,Z,Z,Z,IV,IV,III,III,中華大學 通訊系,16,Frequency Response of LP, BP, HP Matching Circuits,12nH,25W,25W,25W,12nH,12nH,3.19pF,3.18pF,15.9nH,3.18pF,1.6pF,7.96nH,ZL,ZL,ZL,50W,50W,50W,Bandpass,Lowpass,Highpass,中華大學 通訊系,17,Frequency Response of LP, BP, HP Matching Circuits,