基于ADS的简单射频电路调试
作者：互联网
基于ADS的简单射频调试讲解
前言
这份文档总结了我工作中调试4G射频模块（主要是匹配调试）的经验，同时使用ADS复现和分析调试中 出现的问题，总结经验。
总结如下：
1.Smith圆图调试的规则：上感下容，左并右串。
2.前端匹配电路（远离测试端口）调节阻抗收敛，后端匹配电路（靠近测试端口）调节阻抗位置。
3.单一的L型匹配电路有死区，PI型电路调节更加全面。
4.后端匹配电路到测试端口的微带线会影响Smith圆图的判断。
4G模块简介
这次调试的是4G模块，一个简单的4G模块的射频电路部分如下：
在ADS里面建立电路图如下：
天线的信号通过Ant_Switch切换FDD和TDD通道，在FDD通过双工器（Diplexer）切换上下行信道，在TDD通过Switch1切换上下行信道；然后通过Tx_Switch和Rx_Switch切换FDD和TDD的通道同Ant_ Switch相对应。
建立ADS电路图
建立了一个简单的PA前端到天线公共端的的射频电路，用于PA的调试。其中的Switch和Filter采用的是TDK的S参数模型。
原始参数条件下的Smith圆图和插损
可以看到，在原始条件下，PA的输入端的阻抗是发散不收敛的，同时插损较高，也不平坦。这样的输入接入PA，得到的增益也是不平坦的，效率也不高。
添加匹配电路
如图所示，添加L型匹配电路。
调整
修改前端匹配电路
分别将C4从33pF改到0.6pF和将L4从27nH改到0.5nH，可以发现，smith圆图阻抗逐渐发散。
修改后端匹配电路
分别将C3从33pF改到0.6pF和将L3从27nH改到0.5nH，可以发现，smith圆图的阻抗位置逐渐发生变化。
调整收敛
如上图所示，前端匹配调整阻抗的收敛，后端匹配调整阻抗的位置，通过修改合适的电容电感值将S22的阻抗拉到合适的位置，并保证收敛。
L型匹配的电路的死区
电路如下
保证收敛的条件下（前端电路不变），调整后端电路
可以发现，无论怎么调整后端电路，都有一部分阻抗的位置是达不到的，这就是L型匹配电路的死区。将C5和L7互换位置，同样得到上图，只有将C5放到L7的后面才能够将阻抗挪到左半部分，这样电路图就要修改，实际就要重新打样电路板，保证批量生产。
Smith 圆图调试
使用电容电感器件进行阻抗匹配，在史密斯图上的可以遵循下面四个规则：
1、沿着恒电阻圆顺时针走表示增加串联电感；
2、沿着恒电阻圆逆时针走表示增加串联电容；
3、沿着恒电导圆顺时针走表示增加并联电容；
4、沿着恒电导圆逆时针走表示增加并联电感。
通过圆图的阻抗匹配规则也能发现，单一的L型匹配电路是有死区的。
Π型匹配
50Ω匹配
按照上图所示，通过PI型匹配可以将阻抗收敛到很小的范围，同时插损也很小，比较平坦。
35Ω+12I匹配
按照上图所示，有时候根据需要，阻抗不一定在50Ω，同样可以通过PI型匹配将阻抗的位置拉到合适的位置。
Smith圆图调试“异常”
有时候根据Smith圆图调试也会出现问题，比如调试后端电路，进行阻抗位置的挪动的时候，会出现加电感阻抗位置向下挪的情况，加电容阻抗位置会向上挪的情况，与Smith圆图的规则相反。这并不是Smith圆图出错了，而是还有个情况没有考虑，那就是后端匹配电路到端口的微带线。50Ω的微带线虽然不会影响驻波，但是延长50Ω的微带线会使得整个阻抗绕等阻抗圆逆时针旋转。这样，本来加电感阻抗应该向上移动的，但是后面的微带线太长的情况下，绕等阻抗圆旋转半周后就看起来像是向下移动了。
图示
后端微带长度为0.12波长
后端微带长度为0.4波长
如上图所示，延长后端的微带线可以发现，阻抗挪到了下面，这样调试的时候就会发减小L4的电感值反而发现阻抗在向下挪动，与Smith圆图的规则相反，这就是因为后面延长的微带线又绕阻抗圆旋转了半圈，本来向上移动的阻抗点就变成向下挪动了。
总结
1.Smith圆图调试的规则：上感下容，左并右串。
2.前端匹配电路（远离测试端口）调节阻抗收敛，后端匹配电路（靠近测试端口）调节阻抗位置。
3.单一的L型匹配电路有死区，PI型电路调节更加全面。
4.后端匹配电路到测试端口的微带线会影响Smith圆图的判断。
标签：匹配,ADS,Smith,圆图,电路,阻抗,调试,射频 来源： https://blog.csdn.net/qq_23176133/article/details/97610853