Задайте микрополосковые параметры линии электропередачи

Микрополосковые параметры линии электропередачи выбраны можно следующим образом.

Физическая Высота проводниковой или диэлектрической толщины — 1,524 мм

Относительная проницаемость диэлектрика — 3.48

Угловая касательная потерь диэлектрика — 0.0037

Физическая толщина микрополосковой линии электропередачи — 3.5 гм

Создайте переменные

Переменными ниже является для создания ввода и вывода MNWs. The Length_Line1 и Length_Line2 сохраните длину серийной линии соответствия и длину portline. Бумага дает TL2 как 14,7 мм, и следовательно portline во входе также взят в качестве 14,7 мм. Следовательно Length_Line1 становится 29,4 мм. При выходе MNW линия TL3 составляет 22,5 мм, и следовательно portline при выходе - также 22,5 мм. Следовательно Length_Line2 становится 45 мм. Тупиковые длины Length_Stub1 и Length_Stub2 также взяты из бумаги [1].

Length_Line1 = 29.4e-3; % Length of the Input Matching Network
Length_Stub1 = 8.9e-3;  % Length of the Stub

Length_Line2 = 45e-3;   % Length of the Output Matching Network
Length_Stub2 = 5.66e-3; % Length of the Stub
Width_Line   = 3.5e-3;  % Width of the line

EpsilonR     = 3.48;    % Dielectric EpsilonR
Height       = 1.524e-3;% Height of the Substrate
LossTangent  = 0.0037;  % Loss Tangent of the Substrate

fmin   = 2e9;
fmax   = 3e9;
points = 50;
freq   = linspace(fmin,fmax,points);

Используйте nport функция от RF Toolbox, чтобы считать sparameters усилителя из s2p файла для усилителя и сохранить его в переменных Amp1 и Amp2.

Amp1 = nport('f551432p.s2p');
Amp2 = nport('f551432p.s2p');

Вход проекта, Совпадающий с Сетью Используя форму tracetee

Входная сеть соответствия состоит из одной заглушки шунта и одной серийной линии электропередачи микрополосковой линии. Размерности серийной линии электропередачи являются Length_Line1, и длина заглушки является Length_Stub1. Ширина линий является Width_Line.

InputMatching = traceTee('Length',[Length_Line1 Length_Stub1],'Width',[Width_Line Width_Line]);
show(InputMatching);

Gnd1 = antenna.Rectangle('Length',Length_Line1,'Width',30e-3);
show(Gnd1);

Выходные рисунки показывают сеть соответствия, имеющую форму мишени и наземную плоскость для создания стека PCB.

Сеть Соответствия Проектной мощности Используя форму traceTee

Выходная сеть соответствия также состоит из одной заглушки шунта и одной серийной линии электропередачи микрополосковой линии. Размерности серийной линии электропередачи являются Length_Line2, и длина заглушки является Length_Stub2. Ширина линий является Width_Line.

OutputMatching = traceTee('Length',[Length_Line2 Length_Stub2],'Width',[Width_Line Width_Line]);
figure;
show(OutputMatching);

Gnd2 = antenna.Rectangle('Length',Length_Line2,'Width',30e-3);
figure;
show(Gnd2);

Выходные рисунки показывают сеть соответствия, имеющую форму мишени и наземную плоскость для создания стека PCB.

Создайте pcbComponent для Сетей Соответствия Ввода и вывода

pcbComponent метод создает стек PCB для любой из форм PCB RF, и это присваивает слои для диэлектрика, наземной плоскости и подачи в открытых концах формы.

Используйте pcbComponent метод, чтобы создать стек PCB InputMatching traceTee форма. Используйте метод показа, чтобы визуализировать стек PCB traceTee. Заметьте, что pcbComponent метод присваивает InputMatching форма, диэлектрик, основывает плоскость к Layers свойство pcbComponent и присвоения FeedLocations в трех открытых концах формы.

InputMatchingNw = pcbComponent(InputMatching);
figure;
show(InputMatchingNw);

Выход показывает верхнюю часть и нижний металл с диэлектриком в середине и портах во всех открытых концах формы. Однако заглушка должна быть разомкнутой цепью. Для этого можно удалить канал в третьем порте, увеличить наземную ширину плоскости и изменить диэлектрические значения согласно бумаге [1] использование ниже кода.

d=dielectric('Name',{'Teflon'},'EpsilonR',EpsilonR,'LossTangent',LossTangent,'Thickness',Height);
InputMatchingNw.Layers(2:3)          = {d,Gnd1};
InputMatchingNw.BoardShape           = Gnd1;
InputMatchingNw.FeedLocations(3,:)   = [];
InputMatchingNw.BoardThickness       = Height;
figure;
show(InputMatchingNw);

Наблюдайте изменения в стеке PCB после удаления канала и увеличения наземной ширины плоскости.

Используйте sparameters функция, чтобы вычислить s-параметры входной сети соответствия.

s_in=sparameters(InputMatchingNw,freq);
figure;
rfplot(s_in);

rfwrite(s_in,'s_in.s2p');

Выполните те же шаги для выходной сети соответствия и создайте необходимый стек PCB.

OutputMatchingNw                      = pcbComponent(OutputMatching);
OutputMatchingNw.Layers(2:3)          = {d Gnd2};
OutputMatchingNw.BoardShape           = Gnd2;
OutputMatchingNw.FeedLocations(3,:)   = [];
OutputMatchingNw.BoardThickness       = Height;
figure;
show(OutputMatchingNw);

Выход показывает верхнюю часть и нижний металл с диэлектриком в среднем слое. Используйте sparameters функция, чтобы вычислить s-параметры выходной сети соответствия.

s_out=sparameters(OutputMatchingNw,freq);
figure;
rfplot(s_out);

rfwrite(s_out,'s_out.s2p');

Используйте nport функция от RF Toolbox, чтобы импортировать файлы s-параметра для сетей соответствия ввода и вывода.

IMNW = nport('s_in.s2p');
OMNW = nport('s_out.s2p');

Каскадные S-параметры усилителя

Используйте circuit функционируйте, чтобы расположить каскадом эти два усилителя и использовать sparameters функция, чтобы вычислить s-параметры и построить его с помощью rfplot метод.

casamp = circuit([Amp2,clone(Amp2)],'amplifiers');
S2 = sparameters(casamp,freq);
figure;
rfplot(S2);

График показывает, что S21 составляет приблизительно 35 дБ, но S11 и значения S22 являются меткой на приблизительно-5 дБ, которая не достаточна, когда ожидаемые значения составляют-10 дБ. Таким образом, MNWs, которые спроектированы, улучшат S11 и значения S22.

Каскадные сети соответствия ввода и вывода с двумя усилителями

Используйте circuit функционируйте, чтобы расположить каскадом s-параметры сетей соответствия Ввода и вывода и эти два усилителя и построить s-параметры. S11 и S22 ниже-10 дБ, указывающих на соответствующее соответствие в портах ввода и вывода усилителя.

casamp1 = circuit([IMNW ,clone(Amp1),clone(Amp2), OMNW],'amplifiersWithMatching');
S3 = sparameters(casamp1,freq);
figure;
rfplot(S3);

График показывает, что S11 и S22 ниже-10 дБ, и следовательно отраженная мощность уменьшена в Port1 и Port2.

Сравните входные коэффициенты отражения 2D этапа LNA

Чтобы проверить одновременное сопряженное соответствие во входе усилителя, постройте входные коэффициенты отражения в дБ для схемы усилителя с и без соответствующей сети. Постройте s-параметры с и без соответствующих сетей по частотному диапазону 2 - 3 ГГц.

figure;
rfplot(S2,1,1);
hold on;
rfplot(S3,1,1);
legend('|S11| of Two-Stage LNA Without MNW','|S11| of Two-Stage LNA with MNW');
title('Input Reflection Coefficients of Two-Stage LNA');
grid on;

Вход возвращает потерю для 2D этапа, LNA с входом MNW составляет приблизительно-12 дБ.

Сравните Выходные коэффициенты отражения 2D этапа LNA

Чтобы проверить одновременное сопряженное соответствие при выходе усилителя, постройте выходные коэффициенты отражения в дБ и для 2D этапа LNA с и без MNW.

figure;
rfplot(S2,2,2);
hold on;
rfplot(S3,2,2);
legend('|S22| of Without MNW','|S22| of With MNW');
title('Output Reflection Coefficients of Two-Stage LNA');
grid on;

Расчетный выход возвращает потерю для 2D этапа, LNA с выходом MNW составляет приблизительно-10 дБ.

Это проектирование сети соответствия может использоваться для соответствия с любым входным импедансом и преобразовать тот импеданс в 50 Ом так, чтобы вы получили хорошее соответствие при вводе и выводе.

Ссылка

[1] Maruddani, B, M Ma’sum, Э Санди, Y Taryana, T Daniati, и В Дара. “Проект Двух Этапов Низкий Шумовой Усилитель на Частоте на 2.4 - 2.5 ГГц Используя Микрополосковую Линию, Совпадающую с Сетевым Методом”. Журнал Физики: Серия 1402 Конференции (декабрь 2019): 044031.