阻抗匹配(Matching)
在微波工程第五章裏頭有詳細介紹matching的原理與各種組合[1],這裡簡單的敘述一下,阻抗匹配(Impedance matching)是指為了使信號功率能從信號源(source)到負載(load)得到最有效的傳遞,即信號在傳遞過程中儘可能不發生反射現象。
當然我不要介紹甚麼理論給大家,畢竟工程師都是追求速成,不追求研究學者的浪漫。一般在裝置的匹配電路大部分是使用L型電路來完成,不得不的狀況(如增加頻寬、SAR值過高等)才會增加一個並聯元件,形成pi型或串聯元件形成T型。
天線工程師基本上會用的就這8種組合了,不能再多了(好像是廢話)。這些其實不是重點,不可能測到一組天線阻抗值,然後拿起紙筆跟主管說不好意思給我20分鐘算一下。一定要會看史密斯圖,要知道元件串聯走阻抗圈,並聯走導納圈。一定會問會看,還不是要稍微算一下,工程師是不會讓這件是發生的,網儀沒有內建模擬就自己用ADS算。
使用ADS示範匹配步驟
在簡易射頻線圈製作流程分享的文章中有提到,要將線圈在42.694 Hz的阻抗 8.48+j38.143 歐姆,匹配到50 歐姆。至於要怎麼做呢?
(1) 開啟ADS工具,點選Smith char Matching,建立史密斯電路網路。如下圖。
(2)點選Tool=>Smith chart進行分析,選Update smith chart utility form smart component.
(3)頻率輸入0.042694 GHz,點選Define source/Load Network…,點選complex impedence,並線圈阻抗8+j38歐姆
(4)可以點選阻抗圓方便判讀串聯元件或導納圓判讀並聯元件,並可以點選左邊元件來模擬阻抗情形
(5)以此線圈的情況來看,正常會先並一顆電容使起始點往右下順時鐘走,在串顆電容往左下逆時針走,用了兩顆電容,主要因為線圈一開始落在電感性強的位置。當然也可以第一顆並電容容值選小一點,讓它再走更遠,然後串一顆電容拉回。懶得模擬的話,可以點選Auto 2 element match,自動生成匹配電路。
一定會問,這樣匹配的差別在哪?答案就是Q值會不一樣,走的路徑不一樣,頻寬就會有所差異,可以參考李教授的高頻電子-阻抗匹配講義[3],裡面有更詳細的介紹。
參考文獻
- Microwave Engineering, David M. Pozar. https://ppt.cc/f3uK3x
- 史密斯圖與阻抗匹配,李健榮,https://www.eebreakdown.com/p/blog-page_12.html
- 高頻電子電腦輔助模擬實習手冊,李健榮,https://www.slideshare.net/simenli/sim-lab6