1、 25第五章 實驗四：阻抗匹配 1. 目的：設計、製作及量測一微帶傳輸線阻抗匹配電路，如圖 5.1 所示，其中 Zin=50。 (a) (b) 圖 5.1 (a)阻抗匹配電路及(b)微帶傳輸線結構。 2. 設計原理 以下說明三種常用類型之阻抗匹配電路。 (1) LC 匹配電路 圖 5.2(a)及(b)分別為串接及並接 L 或 C 時 ， 電路輸入阻抗於 Smith圖移動軌跡之說明。 (a) (b) 圖 5.2 (a)串接及(b)並接 L 或 C 時，輸入阻抗之移動軌跡。 阻抗匹配電路ZLZinhrZLZin電阻LCZ=jwLZ=-j/wC順時鐘方向移動LC逆時鐘方向移動LCLLCY=-j/wL
2、Y=jwC順時鐘方向移動LC逆時鐘方向移動LCL 26 因此，圖 5.3 之例一所示，當輸入阻抗分別沿軌跡 1、2、3、4 移動時，對應於輸入端所接之元件分別為並接 L、並接 C、串接 L 及串接 C。 軌跡 1並接 L 逆時鐘方向 軌跡 2並接 C 順時鐘方向 軌跡 3串接 L 順時鐘方向 軌跡 4串接 C 逆時鐘方向 圖 5.3 LC 匹配電路例一。 圖 5.4 為一 LC 匹配電路設計實例，其負載為6 . 015. 0jzL+=，依據 Smith 圖，可設計匹配電路如下，並分計算所需之 C 值。 wCwCjwCjjjzwCwCjjwCjjyjyjzLL2 . 1 /12 . 11112
3、. 112 . 11/08. 108. 15 . 058. 15 . 04 . 058. 14 . 06 . 015. 022221112=?=+=?=+=+= 圖5.4 LC匹配電路例二。 (2) 開路及短路傳輸線匹配電路 依據 ljZZljZZZZLooLointantan+= (5.1) 對應於開路傳輸線，ljZZoocintan,=，因此jwCZljYoocin=tan,，為一1234C2C1zLy2zin=1zLy2 27電 容 性 元 件 。 而 對 應 於 短 路 傳 輸 線 ，ljZZoscintan,=， 因 此jwLljZYoocin1tan1,=，為一電感性元件。由此，可
4、得匹配元件之設計準則為， 匹配元件 LC元件 傳輸線元件 串接L Z=jwL 串接高阻抗傳輸線 並接L Y=1/jwL 並接短路傳輸線 串接C Z=1/jwC - 並接C Y=jwC 並接開路傳輸線 (3) /4傳輸線匹配電路 圖5.5 Smith圖說明/4傳輸線匹配電路，對應之輸入阻抗移動軌跡。而/4傳輸線特徵阻抗值為inLoZZZ =。 圖5.5 /4傳輸線匹配電路。 3.模擬 (1) 本實驗係設計一匹配電路，如圖5.6所示，匹配一己置於實驗盒內之電阻元件，電阻值採用三用電表量得之結果。設計之匹配電路，係將該電阻值匹配至50歐姆。 (a) ZL50阻抗匹配電路 28(b) 圖5.6 (a)
5、匹配電路及(b)電阻接地結構。 (2) 匹配電路以微帶傳輸線設計，工作頻率為4GHz，可設計窄頻或寬頻匹配電路，頻寬規格自訂。 (3) 於模擬程式應考慮微帶電路之不連續效應。 (4) 比較設計及量測之頻寬。 4. 量測 量測S11及Smith圖。 5. 實驗報告討論 應討論 (1) 討論圖5.6(b)之接地結構，例如使用低阻抗傳輸線，或radial stub等。 (2) 由量測結果，分析所使用之電阻，於4GHz時之效應（或等效電路） ，及如何修正模擬程式，包含電阻、接地、及匹配電路，以與量測結果吻合。 (3) 報告須附設計之Smith圖，Smith圖檔如附錄六。 hrRLZin電阻/4低阻抗傳輸線匹配電路開路端
