本文利用史密斯圓圖作為 RF 阻抗匹配的設計指南。文中給出了反射系數(shù)、阻抗和導納的作圖范例，并用作圖法設計了一個頻率為 60MHz 的匹配網(wǎng)絡。

　　實踐證明：史密斯圓圖仍然是計算傳輸線阻抗的基本工具。

　　在處理 RF 系統(tǒng)的實際應用問題時，總會遇到一些非常困難的工作，對各部分級聯(lián)電路的不同阻抗進行匹配就是其中之一。一般情況下，需要進行匹配的電路包括天線與低噪聲放大器 （LNA）之間的匹配、功率放大器輸出（RFOUT）與天線之間的匹配、LNA/VCO 輸出與混頻器輸入之間的匹配。匹配的目的是為了保證信號或能量有效地從“信號源”傳送到“負載”。

　　在高頻端，寄生元件（比如連線上的電感、板層之間的電容和導體的電阻）對匹配網(wǎng)絡具有明顯的、不可預知的影響。頻率在數(shù)十兆赫茲以上時，理論計算和仿真已經(jīng)遠遠不能滿足要求，為了得到適當?shù)淖罱K結(jié)果，還必須考慮在實驗室中進行的 RF 測試、并進行適當調(diào)諧。需要用計算值確定電路的結(jié)構(gòu)類型和相應的目標元件值。

　　有很多種阻抗匹配的方法，包括：

　　? 計算機仿真： 由于這類軟件是為不同功能設計的而不只是用于阻抗匹配，所以使用起來比較復雜。設計者必須熟悉用正確的格式輸入眾多的數(shù)據(jù)。設計人員還需要具有從大量的輸出結(jié)果中找到有用數(shù)據(jù)的技能。另外，除非計算機是專門為這個用途制造的，否則電路仿真軟件不可能預裝在計算機上。

　　? 手工計算： 這是一種極其繁瑣的方法，因為需要用到較長（“幾公里”）的計算公式、并且被處理的數(shù)據(jù)多為復數(shù)。

　　? 經(jīng)驗： 只有在 RF 領域工作過多年的人才能使用這種方法?？傊?，它只適合于資深的專家。

　　? 史密斯圓圖： 本文要重點討論的內(nèi)容。

　　本文的主要目的是復習史密斯圓圖的結(jié)構(gòu)和背景知識，并且總結(jié)它在實際中的應用方法。討論的主題包括參數(shù)的實際范例，比如找出匹配網(wǎng)絡元件的數(shù)值。當然，史密斯圓圖不僅能夠為我們找出最大功率傳輸?shù)钠ヅ渚W(wǎng)絡，還能幫助設計者優(yōu)化噪聲系數(shù)，確定品質(zhì)因數(shù)的影響以及進行穩(wěn)定性分析。

　　基礎知識在介紹史密斯圓圖的使用之前，最好回顧一下 RF 環(huán)境下（大于 100MHz） IC 連線的電磁波傳播現(xiàn)象。這對 RS-485 傳輸線、PA 和天線之間的連接、LNA 和下變頻器/混頻器之間的連接等應用都是有效的。

　　大家都知道，要使信號源傳送到負載的功率最大，信號源阻抗必須等于負載的共軛阻抗，即： Rs + jXs = RL - jXL

　　在這個條件下，從信號源到負載傳輸?shù)哪芰孔畲?。另外，為有效傳輸功率，滿足這個條件可以避免能量從負載反射到信號源，尤其是在諸如視頻傳輸、RF 或微波網(wǎng)絡的高頻應用環(huán)境更是如此。