Smith圆图简略2

最新推荐文章于 2024-11-30 19:26:40 发布
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分类专栏： 总结 文章标签： Smith
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在使用Smith圆图时，有一些基本的原则，如在匹配串联器件时，应选择在电阻圆上匹配，当是串联电容时逆时针方向转动，当是串联电感时顺时针方向转动，在并联器件匹配时，应在电导圆上选择，当是并联电容时，按顺时针方向旋转，当是并联电感时，按逆时针方向旋转。在Smith圆图上读出匹配的阻抗或导纳值后，根据感抗或容抗的计算公式，带入并反归一化，得出相应的电感值或电容值。仅供参考！

射频电路学习之Smith圆图
MRVENJSR的博客
09-16 9472
Smith圆图是由史密斯（Smith）创立的以映射原理为基础的图解方法。Smith圆图的提出主要是为了简化反射系数的计算，本文将主要介绍对Smith圆图形成过程的理解以及Smith圆图的一些知识点。
Smith Chart 史密斯圆图-PDF可打印
06-22
Smith Chart 史密斯圆图-PDF可打印
史密斯（Smith）圆图
weixin_46090955的博客
04-30 2万+
反射系数圆图 阻抗/导纳圆图 史密斯圆图
芯片测试-smith圆图
weixin_48668114的博客
11-30 4128
芯片测试-smith圆图
smith圆图
wave_xiao的博客
05-09 1万+
阻抗计算公式 沿着负载线旋转反射系数的变化 smith圆图的特点 1、圆图上有三个特殊的点，即匹配点–坐标为（0，0）；短路点–坐标为（-1，0）；开路点–坐标为（1，0）。 2、每个圆周上的各点阻抗的实部相等，虚部由圆与曲线交点上曲线的电抗值决定，圆周上任何一点的阻抗相对应着该点的导纳，可根据需要确定。 3、实轴以上的上半平面是感性阻抗的轨迹，实轴以下的下半平面是容...
史密斯图
sdf000的专栏
04-27 4706
    史密斯图（阻抗圆图）是高频通讯领域进行阻抗分析的工具之一，此方面高端的数字分析仪器好像许多都具备有硬件的分析显示史密斯图，软件方面应用史密斯图的有90年代斯坦福（STANFORDGRAPHICS）图和哈佛图（HAVARDGRAPHICS）以及其他专用软件（高频领域的），但斯坦福图只有WIN31版的，据笔者所知，该应用软件连95平台都没进就改换面目了，现在好像是PV，专注于数据可视化应用...
Smith圆图（高清版）
07-29
对于射频人员来讲，做的最多的，可能...而做匹配，最常用到的就是Smith圆图。 要用好Smith圆图，关键是熟悉它的构成。主要包括等电阻圆，等电导圆，等Q线，等电抗圆，等电纳圆。 此图高清版，放大不失真，欢迎使用。
Smith圆图阻抗匹配计算软件
03-08
1、smith史密斯图用于阻抗匹配。 2、圆上的任何点都是阻抗。 3、红色是阻抗圆，绿色是导纳圆。 4、圆心是50欧，最左是0欧，最右是无穷大电阻。 5、圆的上半部分是感抗（比如5-6j） 下半部分是容抗。（比如3+2j） 6、...
彩色超高清smith圆图（阻抗+导纳）.pdf
09-04
Smith圆图是射频和微波工程中一种重要的工具，用于直观地表示和解决网络的阻抗匹配问题。它由美国工程师John R. Smith在1949年提出，因此得名“史密斯圆图”。这个超高清彩色版本的Smith圆图结合了阻抗和导纳的特性...
Smith圆图清晰版.pdf
03-20
Smith圆图清晰版.pdf
史上最经典的史密斯（smith）圆图讲解
12-07
该文档详细描述了史密斯圆图的原理以及识别方法，通俗易懂，特别是对如何看史密斯图做了详细的讲解，对初学者受益匪浅！
Smith圆图.rar
06-21
matlab_gui smith圆图软件大作业，包含.fig/.m/30页报告文档/16页讲解PPT，文档包括原理、摘要、问题描述、设计流程、仿真、参考文献，软件功能包括圆图绘制（超复杂）、有关计算（SWR/输入阻抗导纳/Γ）、绘图有动画演示。报告无matlab历史优势等水分。985211本科
smith圆图（彩色打印版）
07-11
可用于打印的高清Smith圆图！彩色版！！
smith图片smith图片smith图片smith图片smith图片
04-05
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Smith圆图软件及使用方法
09-17
史密夫图表(Smith chart，又称史密斯圆图)是在反射系散平面上标绘有归一化输入阻抗（或导纳）等值圆族的计算图。是一款用于电机与电子工程学的图表，主要用于传输线的阻抗匹配上。该图由三个圆系构成，用以在传输线和某些波导问题中利用图解法求解，以避免繁琐的运算。一条传输线(transmission line)的电阻抗力(impedance)会随其长度而改变，要设计一套匹配(matching)的线路，需要通过不少繁复的计算程序，史密夫图表的特点便是省略一些计算程序。
一文读懂史密斯圆图
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学习就是照镜子，当镜子里的人是你自己的时候，你就出师啦。
03-19 6万+
史密斯圆图是什么？ 史密斯圆图，就是做高频电路之间的阻抗匹配用的。 该图表是由菲利普·史密斯(Phillip Smith)于1939年发明的，当时他在美国的RCA公司工作。史密斯曾说过，“在我能够使用计算尺的时候，我对以图表方式来表达数学上的关联很有兴趣”。
HFSS学习笔记（二）：Smith圆图构成及圆圈下移方法
Davis60211的博客
07-27 6819
上面说过，Smith圆图上半部分表示感性区域，下半部分表示容性区域，贴片馈电处添加圆环型缝隙可以增加天线的容性，故可以使圆图中的圆圈下移。从图中经过圆心的两个圆分别是50欧姆的电阻圆和电导圆(以特性阻抗为50Ω为例)， 圆上的电阻值不会变化，变化的是电抗的值；​ B.最大的圆代表0Ω、也就是没有电阻，上面都是电抗(r=0)；VSWR=2时的圆的半径≈1/3D，大概就是把直径分成三等份。VSWR=3时的圆的半径≈1/4D，大概就是把直径分成三等份。​ A.所有的圆周只有一个相同的，唯一的交点；
基于单片机控制的开关电源设计
嵌入式基地
09-26 1万+
文末下载完整资料 1 概述 1.1 课题来源及意义   电源技术是一种应用功率半导体器件，综合电力变换技术、现代电子技术、自动控制技术的多学科的边缘交叉技术。随着科学技术的发展，电源技术又与现代控制理论、材料科学、电机工程、微电子技术等许多领域密切相关。目前电源技术已逐步发展成为一门多学科互相渗透的综合性技术学科。他对现代通讯、电子仪器、计算机、工业自动化、电力工程、国防及某些高新技术提供高质量、高效率、高可靠性的电源起着关键作用。   当代许多高新技术均与市电的电压、电流、频率、相位、和波形等基本参数的
smith圆图讲解
mcusun2000的博客
11-21 5036
http://www.360doc.com/content/16/0610/15/32066980_566502324.shtml
低噪声放大电路原理图
最新发布
08-02
<think>嗯，用户需要了解低噪声放大电路的设计原理和实现方式。从引用内容来看，用户可能正在进行射频电路设计，特别是低噪声放大器（LNA）部分。用户提到了原理图设计和实现原理，说明ta需要从理论到实践的全流程指导。 用户提供的引用材料显示ta已经接触过ATF-54143晶体管的应用案例，以及仿真优化中的实际问题。这说明用户可能处于设计中期，遇到了仿真与实测差异的问题。需要重点解释核心设计原则，同时强调实际调试的重要性。 关于LNA设计，需要系统性地组织内容：首先明确核心指标（噪声系数、增益等），然后分解设计步骤。引用[1]提到的Smith圆图应用和噪声匹配是关键，必须详细说明。引用[2]反映的版图与原理图差异问题也需要在实现原理部分重点提醒。 注意到用户特别要求"原理图设计"，但引用中提供的原理图描述较简略。考虑用文字描述典型拓扑结构，并强调偏置网络和匹配网络的设计要点。用户似乎更关注晶体管级设计而非系统级，因此聚焦在单级放大电路。 噪声优化部分需要专业深度：准备解释最佳噪声源阻抗（Γopt）的概念，以及如何通过Smith圆图实现最小噪声系数匹配。同时要平衡增益和稳定性，这部分容易忽略但至关重要。 最后考虑用户可能的后续需求：在相关问题中预设了仿真调试、稳定性保障、版图设计等延伸方向，这些都是实际工程中必然遇到的痛点。特别是引用[2]提到的分布参数问题，应该转化为具体的设计建议。 需要提醒自己避免直接复制引用片段，而是提取关键信息融入设计逻辑。比如将"修改晶体管尺寸参数"转化为可操作的设计步骤，将"接地问题"转化为版图设计原则。</think>好的，我们来梳理一下低噪声放大电路（LNA）的设计原理和实现方式，重点关注核心原理图和实现原理。 **低噪声放大电路（LNA）设计原理与实现** 低噪声放大器（LNA）是射频接收前端的关键组件，其核心任务是在引入尽可能小的额外噪声的前提下，对微弱的有用信号进行放大。这对提高整个接收系统的灵敏度至关重要。 **一、 核心设计原理** 1. **噪声系数（Noise Figure, NF）最小化：** 这是LNA的首要目标。噪声系数衡量放大器自身对信噪比（SNR）的恶化程度。设计目标是在所需工作频带内实现尽可能低的NF（例如<1dB或更低）。 * **关键参数：** 晶体管的**最小噪声系数（NFmin）** 和**最佳源阻抗（Γopt）**。每个晶体管在特定频率、偏置条件下，存在一个使其噪声系数最小的源阻抗。 * **设计核心：** 通过输入匹配网络，将信号源阻抗（通常是50Ω）变换到晶体管的最佳噪声源阻抗Γopt附近，以实现接近NFmin的噪声性能。这被称为**噪声匹配**。$$ NF = NF_{min} + \frac{4R_n}{Z_0} \frac{|\Gamma_s - \Gamma_{opt}|^2}{|1+\Gamma_{opt}|^2 |1 - \Gamma_s|^2} $$ 其中$R_n$是晶体管的等效噪声电阻，$\Gamma_s$是源反射系数，$Z_0$是特性阻抗（通常50Ω）。公式表明，当$\Gamma_s = \Gamma_{opt}$时，NF达到最小值$NF_{min}$[^1]。 2. **足够的增益（Gain）：** LNA需要提供足够的增益（例如15-25dB），以克服后续混频器等电路的噪声影响，提升系统整体灵敏度。增益通常由晶体管的$S_{21}$参数决定。 3. **良好的输入/输出匹配（S11, S22）：** 输入匹配（S11）对噪声性能至关重要（噪声匹配优先），输出匹配（S22）则主要影响增益和稳定性，并减少信号反射回前级。通常要求S11和S22在目标频带内小于-10dB（即VSWR<2:1）。 4. **稳定性（Stability）：** 放大器必须在所有频率和所有源/负载条件下无条件稳定，避免产生振荡。这通常通过分析稳定性因子（K > 1）和辅助稳定性因子（B1 > 0）来保证，并在必要时添加稳定网络（如电阻、RC网络）。 5. **线性度（Linearity）：** 虽然LNA主要关注小信号性能，但一定的线性度（如输入三阶交调点IIP3）也是必要的，以避免强干扰信号阻塞接收机或产生互调失真。 **二、 实现原理与核心电路设计** LNA的核心电路通常由**晶体管**、**输入匹配网络**、**输出匹配网络**、**偏置网络**和**稳定网络**组成。常见的晶体管类型有GaAs pHEMT（如你示例中的ATF-54143）、SiGe HBT、CMOS FET等。 1. **晶体管选择：** * 选择具有**低NFmin**、**高增益（高$S_{21}$）**、**良好线性度**和**足够工作频率范围**的晶体管。 * 查阅器件Datasheet获取关键参数：$NF_{min}$, $\Gamma_{opt}$, $S_{11}$, $S_{21}$, $S_{12}$, $S_{22}$, 稳定性因子K/B1, OIP3/IIP3等。 2. **偏置网络设计：** * 为晶体管提供合适的静态工作点（Id, Vds）。偏置点对NFmin、增益、线性度都有显著影响。 * 使用射频扼流圈（RFC）或高阻值电阻（λ/4传输线）阻止射频信号进入直流电源。 * 使用大电容（旁路电容）对地，为射频信号提供低阻抗通路，确保偏置网络不影响射频性能。 * 设计需保证直流馈电路径不影响匹配网络。 3. **输入匹配网络（核心） - 噪声匹配优先：** * **核心目标：** 将50Ω源阻抗变换到晶体管的最佳噪声源阻抗$\Gamma_{opt}$附近，实现最低噪声系数。 * **实现方式：** 通常使用由电感(L)、电容(C)、传输线(微带线)组成的无源匹配网络（如L型、T型、π型）。 * **设计工具：** Smith圆图是设计匹配网络的强大工具。在Smith圆图上： * 标出50Ω点（源阻抗）。 * 标出$\Gamma_{opt}$点（目标阻抗）。 * 设计匹配网络元件值，使从50Ω点沿等电阻圆/等电抗圆移动到$\Gamma_{opt}$点或其附近。 * **仿真优化：** 使用EDA软件（如ADS、HFSS）进行仿真和优化，在满足噪声系数要求的同时，兼顾输入回波损耗（S11）和增益。优化时需要调整匹配元件的值（有时也包括晶体管尺寸参数）[^1][^2]。 4. **输出匹配网络：** * **核心目标：** 将晶体管的输出阻抗变换到50Ω负载，实现最大功率传输（增益匹配）和良好的输出回波损耗（S22）。 * **实现方式：** 同样使用L/C/传输线组成的无源匹配网络。 * **设计工具：** Smith圆图。标出50Ω点（负载阻抗）和$S_{22}$（或$Z_{out}$）点，设计匹配网络使$Z_{out}$变换到50Ω。 * **考虑因素：** 在满足增益和S22要求的同时，输出匹配也会影响整体稳定性。 5. **稳定性保障：** * **分析：** 计算潜在不稳定频率点的稳定性因子（K, B1）。 * **措施：** 若不稳定，可采取： * **源极/发射极串联电阻/电感：** 增加负反馈，提高稳定性（可能轻微增加NF）。 * **输出端并联RC稳定网络：** 在输出端并联RC串联到地，吸收不稳定频率的能量。 * **优化匹配网络：** 有时调整匹配网络的拓扑或元件值也能改善稳定性。 * 目标是实现**无条件稳定**（K>1且B1>0）。 **三、 设计流程与实现挑战** 1. **原理图设计 & 仿真：** * 基于选定的晶体管和设计目标（频率、增益、NF、IIP3等），在EDA软件中搭建电路原理图。 * 设计偏置网络、输入/输出匹配网络初值（可借助Smith圆图工具）。 * 进行S参数仿真（S11, S21, S22, K因子）、噪声系数仿真（NF, NFmin, Γopt）、线性度仿真（IIP3）。 * **关键：** 反复优化输入匹配网络（调整元件值）以逼近噪声匹配（最小NF），同时确保增益、S11/S22和稳定性满足要求[^1][^2]。 2. **版图（Layout）设计：** * 将原理图转化为实际的物理版图（PCB或MMIC）。 * **关键挑战：** 布局布线会引入**寄生效应**（分布电容、电感、电阻）和**接地问题**（非理想地平面）。这些效应会显著改变高频（尤其是GHz以上）电路的性能，导致原理图仿真结果与实际版图仿真或实测结果存在差异[^2]。 * **解决方案：** * 使用精确的元件模型（包括封装模型）。 * 进行电磁场（EM）仿真（如Momentum, HFSS），考虑版图的真实电磁特性。 * 优化版图：缩短走线长度、优化接地过孔（Via）的位置和数量、考虑地平面连续性、减小环路面积、避免交叉干扰等。 3. **后版图仿真 & 实物制作调试：** * 将版图导入EM仿真器，提取包含所有寄生参数的模型，进行联合仿真（Co-Simulation）。 * 根据后版图仿真结果，反复迭代优化版图设计。 * 制作实物PCB或芯片。 * **关键：** 实物测试结果通常与仿真仍有差距（元件公差、加工误差、焊接、测试夹具等），需要进行**实际调试**（微调匹配元件值、偏置电压等）才能达到最优性能[^2]。 **四、 典型原理图拓扑（简化示例）** ``` [信号输入]---->[输入匹配网络 (L_match_in, C_match_in)]---->| 栅极/基极 | [晶体管] | [偏置电压]---->[偏置网络 (RFC, C_bypass)]--------------->| 漏极/集电极 | [信号输出]<----[输出匹配网络 (L_match_out, C_match_out)]<----| 源极/发射极---->[接地] ``` * **输入匹配网络：** 通常是最复杂的部分，用于实现噪声匹配。 * **偏置网络：** RFC（或高阻电阻）提供直流路径，C_bypass提供射频接地。 * **晶体管：** 核心放大器件。 * **输出匹配网络：** 实现增益匹配到50Ω负载。 * **源极/发射极接地：** 通常直接接地或通过一个小电感/电阻接地（影响增益、NF、稳定性）。 **总结：** LNA设计的核心在于通过精心的**输入噪声匹配**（利用Smith圆图和仿真优化）使晶体管的噪声系数接近其理论最小值$NF_{min}$，同时保证足够的增益、良好的输入输出匹配、无条件稳定性以及可接受的线性度。偏置网络的设计需确保不影响射频通路。从原理图设计到最终实物实现，需要经历**原理图仿真**->**版图设计**->**电磁仿真**->**实物制作**->**测试调试**的迭代过程，其中版图引入的寄生效应和接地问题（非理想性）是导致仿真与实测差异的主要原因，必须通过精确建模和实际调试来解决[^1][^2]。
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