电子设计 - 通信类 - 图文

XL2?RLQ(先选定Q值)

RL(Q?1)RS??Q???2

(2.4-7) (2.4-8)

XL1?RS?1 XC?RL(Q?1)2RL(Q?1)RS2??1? ?? (2.4-9)

对于图2-26(b)所示网络:

XL1?RSQ(先选定Q值)

RS(Q?1)RL??Q???2

??1? ??

(2.4-10) (2.4-11)

XC2?RL?1

XC?RS(Q?1)2RS(Q?1)RL2 (2.4-12)

上述π形和T形匹配网络都可以看成L形网络的串接组合网络,这种组合网络既有阻抗变换作用,又有阻抗补偿特性,广泛应用于实际电路中。 2.4.4

传输线变压器

传输线变压器也可用来进行阻抗变换,由于初、次级绕组的匝数是相同的,所以只能实现一些特定阻抗的变换。如图2-27所示为4:1阻抗变换的电路。传输线两端电压为,电流为;在信号源端,电压

;在负载端,电压

,电流

RL?uLIL?u2I,电流

。由此得到:

(2.4-13)

RS?Rin,Rin?uiIi?2uI?4RL (2.4-14)

由此可见,图2-27电路实现了信号源与负载间的4:1阻抗变换。传输线的特性阻抗为

ZC?uI?2RL?12RS (2.4-15)

2.4.5 软件仿真

在工程应用中,经常用来对匹配网络进行仿真的软件有WinSmith、ADS、Smith-chart等。掌握仿真仿真软件的使用,对快速进行电路设计具有很大的帮助作用,下面我们以Smith-Chart为例作简要介绍。

以实际应用最多的π形网络为例,若某功率放大器在50MHz时的最佳负载为144?,实际负载为50 ?,且要求QL=10,则经过计算得到如图2-25所示的电

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路中各元件值分别为C1=221pF、C2=371pF、L=72nH。下面用Smith-Chart对计算得到的值进行仿真。

图2-28 Smart-Chart仿真界面(1)

如图2-28所示,打开Smart-Chart主界面,通过工具箱“Toolbox”下面的“DATAPOINT”设置负载阻抗及工作频率,设置完成后点击OK。

图2-29 Smart-Chart仿真界面(2)

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利用工具箱“Toolbox”中的按钮“SERIES”和“SHUNT”,连接元件,连接完成后设置个元件值,如图2-29所示。此时,在“Data Points”窗口中可以看到仿真的数据,阻抗匹配到了144.074 ?,QL=9.989,其误差来源于计算的取舍。

2.5 滤波器电路

滤波器在通信系统中有着很广泛的应用,例如对调制信号、接收信号等进行处理都涉及到滤波。其中对已调信号的滤波,截止频率往往较高,因此多采用无源滤波器实现。本节将简要介绍利用滤波器设计软件“Filter Solutions”进行无源滤波器的设计。

以双频双工器中滤波器设计为例,若载频分别为20MHz和28MHz,则需设计20MHz和28MHz的带阻滤波器。下面将介绍20MHz带阻滤波器的设计。

图2-30 Filter Solutions主界面

图2-30所示为Filter Solutions的主界面,在主界面中设置如下:滤波器类型为椭圆滤波;种类为带阻;无源, 3阶,中心频率20MHz,带宽1MHz,止带衰减80dB,通带纹波1dB;电路参数中设置源和负载阻抗均为50?。设置完成后,可以在右侧点击滤波器响应查看所设计的滤波器的转移函数、时域响应、零极点图、频域响应及反射系数等。

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图2-31 带阻滤波器幅频响应

图2-31所示为所设计的滤波器的幅频响应特性,其中19.99MHz处的衰减为87.2dB,28MHz处的衰减为0.0525dB;在图中窗口上方还可以选择观看滤波器的相频响应和群延时特性。

图2-32 3阶带阻滤波器电路图

点击主界面右下脚的“Circuits”按钮,弹出两个窗口,显示了两种实现方式的电路图,其中方式一的电路如图2-32所示。至此,滤波器的设计完成。

2.6 电源电压转换电路

通信类系统一般工作在单电源低功耗供电场合,而系统中各个模块供电电压有时并不相同,此时就需要将单电源电压转换成相应模块需要的电压供电。直流电压转换电路一般有以下两种方式:

LDO(Low Dropout Regulator,低压差线性稳压器)

LDO 是一种线性稳压器,具有成本低、噪音低、静态电流小等优点,而且

需要的外接元件也很少,通常只需要一两个旁路电容。当输入电压和输出电压很接近时,可达到很高的效率。比较常用的有TL78系列、UA78系列等。

开关电源转换电路(DC- DC电路)

DC-DC一般指通过开关方式实现直流变直流的器件,包括升压、降压、升/

降压和反相等电路。DC-DC转换器的优点是效率高、可以输出大电流、静态电流小。许多新型DC-DC转换器仅需要几只外接电感器和滤波电容器,利用充电泵(开关电容式)实现的DC-DC更是只需要外接陶瓷电容就能实现高效率的DC-DC变换。但这类电源控制器的输出脉动和开关噪音较大、成本相对较高。当输入电压和输出电压不是很接近时,要考虑用开关型的DC-DC,因为LDO的输入电流基本上是等于输出电流的,如果压降太大,耗在LDO上能量太大,效

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