射频电路设计中阻抗匹配的必要性有哪些(射频电路设计中阻抗匹配的必要性是)

导语：射频电路设计中阻抗匹配的必要性

到目前为止，我们已经强调了阻抗匹配在射频电路设计中的重要性。这是因为射频电路设计的主要任务是功率传输或功率控制。为了最大限度地提高功率传输效率而又不发生相移，阻抗匹配就成为了一项不可或缺的技术。对于大多数射频电路模块而言，输入阻抗必须与前一级电路的输出阻抗相匹配，其输出阻抗必须与下一阶段的输入阻抗相匹配。

没有人会怀疑阻抗匹配在RF或RFIC设计中的重要性。然而，阻抗匹配又存在一些悖论。例如，

• 是否有必要将阻抗从一部件匹配到另一个部件？

• 在阻抗匹配网络中，部件之间的阻抗一般不匹配。是否有必要在网络本身的两个部分之间插入“子阻抗匹配网络”？

• 是否所有的射频功能模块都需要阻抗匹配？

等等。

为了回答这些问题，我们应该回到阻抗匹配的目标：它们是（一)最大限度地提高功率传输，(二）消除功率传输中的相移。因此，功率传输单元之间需要阻抗匹配，但各个部件之间不需要阻抗匹配。

如果阻抗匹配网络由多个部分组成，则意味着网络中的所有部件都必须进行合作，以最大限度地提高功率传输效率和消除相移。换句话说，阻抗匹配网络，而不是单独的部件，而是一个不可分割的基本实体或一个“最小单元”。它们的部件在功率传输的过程中是不可分割的。各个部件之间的进行阻抗匹配是毫无意义的。

一般来说，必须在两个基本的功率传输单元之间进行阻抗匹配。

有两个例外情况我们没有这样做，它们分别是：

1. 这两个基本的功率传输单元结合在一起，用于特殊的性能要求。

2. 阻抗不可能匹配，也不能匹配：例如从VCO（电压控制振荡器)或振荡器的输出到下一个电路块的输入。

让我们举例来说明这一点。

图1

图1、源跟随器（忽略直流偏置）(a)原始的源跟随器；(b) “改进”的源跟随器

示例1：图1(a)显示了一个源跟随器，其输出没有阻抗匹配（忽略直流偏置）。它由MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)和输出电阻R0组成的。看图2(A)中晶体管的发射极，可以看出其阻抗为Zx 通常不是采用消除电阻R0那样的共轭阻抗匹配。如果在MOSFET的源和输出电阻R0之间插入阻抗匹配网络，是否对功率传输有好处？如图1(b)所示。

答案是：不会，因为单个MOSFET或输出电阻不是基本的或独立的功率传输单元。两者结合在一起构成一个基本的功率传输单元，它们之间是不可分割的..

示例2：图2显示了CS-CG级联LNA(低噪声ampliﬁer).. 如果在CS晶体管的集电极和CG晶体管的发射极之间插入匹配网络，是否有功率传输方面的优点？

（a）

(b)

图2、一个MOSFET级联放大器。 (a)初始的MOSFET级联放大器；（b）在两级放大器之间插入阻抗匹配网络;

在图2(A)中，第一个功率传输单元由CS晶体管和与其源和栅极连接的部件组成，第二功率传输单元由CG晶体管和与其漏极连接的部件组成的。这些是功率传输过程中的独立单元。如果在CS晶体管的集电极和CG晶体管的发射极之间插入阻抗匹配网络，如图3(B)所示，那么其好处是有可能能最大限度地提高功率传输效率。然而，CS-CG级联配置将受到插入的阻抗匹配网络的严重干扰：那就是它的特殊特性，即输入米勒电容（Miller capacitance）的最小化的特征被移除或被大大地退化。所以最好不要在CS晶体管的集电极和CG晶体管的发射极之间插入这样的阻抗匹配网络。

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