具备并联电容的匹配结构的插损分析

具备并联电容的匹配结构的插损分析

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/weixin_44584198/article/details/142886378

在射频电路设计中，使用并联电容进行阻抗匹配是一种常见的技术手段。然而，实际应用中电容的非理想特性可能会导致插入损耗（插损）的产生。本文通过对比理想电容和实际电容在不同容值下的匹配效果，分析了电容选择对插损的影响，并提出了优化建议。

在射频电路设计中，工程师常常会使用并联电容作为阻抗匹配的一部分。例如，在将5+j5欧姆匹配到50欧姆的案例中，电容的选择和使用需要谨慎考虑。虽然理想的微带线和理想电容器件在完美匹配时S21的插损为0dB，但在实际应用中，由于电容并非理想，因此其使用存在一定的限制。

具备理想电容的匹配结构插损分析

首先构建了一个基于理想微带线和理想电容的匹配电路，工作频率设定为2GHz，目标是将5+j5欧姆匹配到50欧姆。优化结果显示，S11为-126dB，匹配效果非常好，且S21接近0dB，不存在插入损耗。

具备非理想电容的匹配结构插损分析

接下来，使用实际的村田电容模型替换理想电容，保持其他条件不变，分析不同容值电容对匹配效果的影响。

10pF村田电容

使用额定工作频率可达8.5GHz的10pF村田电容模型进行优化，结果显示几乎无法完成匹配任务，S11和S21表现都很差。

5pF村田电容

将电容替换为5pF，虽然S11匹配效果良好，但电路中出现了-0.234dB的插损。

3pF村田电容

2pF村田电容

具备非理想电容的匹配结构插损优化

为了在使用大容值电容的同时减小插损，可以采用多个小容值电容并联的方式。例如，使用5个2pF的电容并联近似替代10pF电容，优化结果显示匹配效果良好，插损为-0.161dB。

结论

通过对比不同容值的实际电容在匹配电路中的表现，可以得出以下结论：

因此，在实际应用中，如果需要使用大容值电容，建议采用多个小容值电容并联的方式，以减小插损。