阻抗管，阻抗管隔聲測試
來源：微波射頻網
摘要：
在微波電路的仿真設計中，常常需要進行阻抗匹配，其中最常見的就是LC電路匹配和寬帶巴倫匹配。本節推文介紹如何利用簡單的微帶線進行窄帶的復阻抗匹配并利用HFSS軟件進行理論驗證。
0 1
阻抗匹配簡介
一文中對阻抗匹配進行了簡單的介紹。對于天線設計而言，常常遇到天線端的輸入阻抗 與標準阻抗 失配且難以通過調整天線尺寸和形狀來改善。這種情況可以采用插入匹配網絡的方式，例如集總參數結構的 匹配電路和分布參數結構的巴倫等，來改善其端口反射系數。例如常見的側饋型微帶貼片天線，其采用了1/4波長的微帶線作為匹配枝節，將天線端與50歐微帶線進行了一個窄帶匹配。
在一文中，作者也介紹了一款理解和學習阻抗匹配的Smith圓圖 軟件并演示了如何用該軟件進行集總參數元件 的 匹配 以及微帶線匹配。除此之外，還給出了一個利用并聯的 匹配電路進行帶寬拓展的實例。
優化匹配前后對比
在上述推文第一節的末尾，也拋出了一節微帶線實現復阻抗負載的匹配，而非串并的 匹配電路形式。下一節將就這一點深入講解其背后的理論設計。
0 2
單節微帶線實現復阻抗匹配
大家所熟知的1/4波長微帶線匹配枝節僅適用于匹配純阻抗負載，對于復阻抗負載 ，若需要將其匹配至 ，除了像下圖8種形式（①先串L再并L，②先串L再并C，③先串C再并L，④先串C再并C，⑤先并L再串L；⑥先并L再串C，⑦先并C再串L，⑧先并C再串C）外，還可能存在一段長度為 ，特性阻抗為 的傳輸線，使得負載 匹配至 。
下面進行簡單的推導驗證，假設對于任意負載 ，若存在一段長度為 ，特性阻抗為 的傳輸線，使得負載 能夠匹配到 (匹配點)，則有下面公式成立：
帶入 并進行分類整理后可得：
然后根據方程兩邊的實部和虛部分別相等就可以得出下面2個方程：
然后通過方程②可得含待求變量 的 ：
將 的求解結果帶入①式，即可求得 ：
不過需要注意的是， 需要在實數范圍內有解，因此 需要滿足下面條件：
0 ” data-formula-type=”block-equation”>
對于 ，若要將其匹配至 ，可將下述條件帶入公式計算：
為了方便起見，這里將待求變量 轉換成電長度 ：
同時考慮到正切函數的周期性，因此僅求解第一個周期內的結果：
利用Smithchart軟件進行簡單驗證如下：
0 3
HFSS軟件仿真驗證
接下來采用介電常數3.66，厚度0.762mm的電介質作為匹配微帶線的基板，并用電磁仿真軟件HFSS進一步驗證理論結果。首先計算用于匹配的微帶線線寬和長度。由于前面計算的是微帶線的電長度，這里轉換成弧度制需要在0.167的基礎上乘以2π，即為1.05。通過txLine軟件計算可知，符合要求的微帶線的線寬為0.55mm，長度為5.33mm。
在HFSS軟件中建立起微帶線模型，并設置好100歐姆的集總電阻和0.55pF的集總電容(等效為-50歐姆電抗@5.8GHz)。
仿真結果表明：經過單節的微帶線后，復阻抗負載 基本匹配到了匹配點 中心位置，理論設計的結果與HFSS軟件表現一致。(m1代表微帶線長度為0.2mm時的端口1輸入阻抗，可以近似看作負載的阻抗；m2代表微帶線長度為5.33mm時的端口1輸入阻抗，相當于負載經過精心設計的微帶線后的輸入阻抗)
阻抗管(阻抗管隔聲測試)
