馈电是有源器件电路的必做设计,在设计时,必须注意使其对主电路的微波传输特性影响尽可能的小,即不应造成大的附加损耗,反射以及高频能量的泄漏。在低频设计中,采用电感加电容的方式实现馈电的直通和传输的隔离。
在微波电路中,电容和电感的寄生效应变得显著,如引线电感、分布电容等,这些寄生参数会影响电路的性能,导致阻抗匹配不良、信号损耗增加等问题。微波电路通常采用的直流偏置电路形式有四分之一波长高低阻抗线、四分之一波长开路短截线等。
B 点为偏置电路和振荡电路的连接点, Rin为 B 点向偏置电路看去的输入阻抗,A 点为扇形开路短截线在细微带上的接入点, Zload为直流源端的负载阻抗,可理解为直流源内阻、旁路电容和轭流电感的总的等效阻抗,r 为扇形的半径。当 r等于频率的四分之一波导波长时,出于扇形弧线边缘开路,则对频率的信号来说转换到 A 点应为短路,即在 A 点将其右侧的所有电路旁路掉,右侧电源部分不再影响 A 点左侧电路。当 A、B 之间长度等于频率的四分之一波导波长时,A 点短路转换到 B 点则为开路,即对频率的信号来说,从B点向偏置电路看去的输入阻抗 Rin为无穷大。而偏置电路是在B点与频率相并联的,则 Rin为无穷大意味着B点右侧的电路对频率的交流特性没有影响。
四分之一波长线也可以实现,但是对频带范围较窄。
加入扇形线
注意:扇形微带的角度不能超过 90 度(ADS 里规定的,在 help 里可看见),所以把角度设为优化变量时,该变量的上限设置只能为 89 度,否则仿真要被终止。
可以看到传输线的损耗更小,馈电端与传输线之间的隔离更大,同时带宽也更宽。
与传统直形短截线相比,在输入阻抗相同的情况下,扇形微带线能实现较宽频带,其反射系数曲线更加平滑,衰减程度更深。
尺寸紧凑:扇形微带线的物理长度相对较短,在相同技术要求下,用扇形微带线设计的电路所占的基板面积比传统直形短截线设计的电路小,有利于电路的小型化和集成化。
扇形线的用途典型的如下:
功率放大器:用于偏置电路中,隔离射频信号与偏置电压,确保功放管的正常工作。
滤波器:可作为电抗元件即电容应用于滤波器的设计中,构成扇形短截线型滤波器,实现对特定频率信号的滤波功能。
阻抗匹配网络:帮助实现不同阻抗之间的匹配,减少信号反射,提高信号传输效率。