论文研究-线性变压器阻抗匹配的设计与实现 .pdf
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线性变压器阻抗匹配的设计与实现
靳泽宇，吕旌阳
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作者简介：靳泽宇(1992- ),男，硕士研究生，主要研究方向：射频和硬件电路设计
通信联系人：吕旌阳（1969-），男，副教授，主要研究方向：无线通信. E-mail: lujy@bupt.edu.cn
（北京邮电大学信息与通信工程学院，北京 100876）
5
摘要：在无线通信系统中，阻抗匹配往往是电路设计中必不可少的一部分。以高速铁路应答
器系统为例，在设计车载读写器环形天线时，天线本身很难达与到后级电路相同的阻抗，难
以保证实现最大功率传输。因此本文从这一点出发，为了实现环形天线与后级电路的阻抗匹
配，利用线型变压器的特性，详细分析了利用其进行阻抗匹配的一般步骤，包括理论分析计
算、实物验证以及实际上板调试。最后利用网络分析仪，实际测试阻抗匹配电路的输出阻抗10
以及反射系数，验证了线型变压器阻抗匹配方案的可行性以及有效性。
关键词：射频电路；阻抗匹配；线性变压器；耦合
中图分类号：TN711
Design and Implementation of Linear Transformer 15
Impedance Matching
JIN Zeyu, LV Jingyang
( School of Information and Communication Engineering, Beijing University of Posts and
Telecommunications, Beijing 100876)
Abstract: The impedance matching circuit is the essential part of circuit design in a wireless 20
communication system. For example, when designing the antenna of balise transmission
module(BTM) system used in high-speed train, it is essential to design the impedance matching
circuit for receiving antenna in order to match the impedance of other circuits and satisfy
maximum power transfer theorem. For the purpose to achieve the state of maximum transmission
of power signal, we analyzed the characteristics of linear transformer and found out the steps of 25
impedance matching in detail, which includes theoretical analysis and calculation, physical
verification and comprehensive analysis and testing. At the end of the paper,we used the network
analyzer to test the output impedance and the reflection coefficient of the impedance matching
circuit, which verified the feasibility and effectiveness of the impedance matching.
Key words:
RF circuit; Impedance matching; Linear transformer; Coupling 30
0 引言
在进行有源电路设计时，如果不去考虑阻抗匹配而是直接把信号源与后级负载电路相连
接，不仅会使负载端得不到最大功率输出，而且还会引起一些诸如干扰、反射等复杂的电路35
问题。特别是在高频和微波电路中阻抗不匹配所带来的问题尤为明显，经电路传输的能量会
反射回来产生驻波，严重时会引起馈线的绝缘层及发射机末级功放管的损坏
[1]
。因此需要在
电源端与负载端之间设计一个阻抗匹配网络，把负载端的阻抗转换成与电源端阻抗相匹配的
阻抗形式。电源与负载的阻抗达到匹配，这种情况下不仅可以实现的最大功率传输，而且能
够起到减小通带内频率信号的相位失真或群时延、降低系统的噪声水平和増大功率的容量等40
作用
[2]
。
在列控应答器传输系统中，车载天线接收应答器所发出的报文信号，之后传递给后级电
路进行进一步处理。作为近场感应天线，其本身电阻非常小且呈现很明显的感性。如果直接
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