设计匹配网络（第1部分：用LNA和集总元件网络）
此示例示出了如何验证输入和输出匹配网络的一个低噪声放大器（LNA）通过绘制其增益和噪声设计。
在无线通信中，接收器必须能够检测和放大输入的低功率信号而不会增加太多噪声。因此，LNA通常用作这些接收器的第一级。设计一个LNA，本示例使用的可用增益设计技术，其涉及选择适当的匹配网络，提供增益和噪声之间的适当的折衷。
LNA设计规范
LNA设计规范如下:
频率范围：5.10 - 5.30 GHz的
噪声图<=2.2分贝
换能器增益>11分贝
50欧姆的终端之间的操作
创建rfckt.amplifier对象和检查放大器功率增益和噪声系数
创建rfckt.amplifier对象来表示在所述文件中指定的放大器，'samplelna1.s2p'。分析放大器的频率范围内从2GHz到10GHz。情节换能器功率增益(GT），可用功率增益（嘎）和最大可用功率增益（Gmag）。
unmatched_amp =读（rfckt.amplifier，'samplelna1.s2p');分析(unmatched_amp 2 e9:50e6:10e9);图绘制(unmatched_amp,'Gmag'，“嘎”，'GT'，'D b'）
这个例子展示了如何在5.2GHz的设计输入和输出匹配网络，所以检查在该频率的功率增益。如果没有输入和输出匹配网络，在5.2千兆赫的换能器功率增益为约7.2分贝;它低于11dB的在比可用功率增益说明书和以下的增益要求。该放大器也是在5.2 GHz的潜在不稳定，因为最大可用增益不会在5.2GHz的存在。
绘制实测最小噪声值(FMIN)及噪音指数(NF）来计算当没有输入匹配网络。指定一个
-轴的范围为4.9 GHz到6 GHz，其中测量的是最小噪声值。
图（unmatched_amp，'Fmin的'，“NF”，'D b'）轴（[4.9 6 1.5 4]）图例（“位置”，'西北'）
当没有输入匹配网络，5.10和5.30 GHz之间的噪声系数是上述说明书中的的2.2分贝噪声系数要求。
积增益，噪声系数和稳定圆
有效增益和噪声系数都是源反射系数的函数。若要选择在增益和噪声之间提供适当折衷的适当的伽玛数，请使用圈的方法rfckt.amplifier对象放置常数可用增益和史密斯圆图上的恒定噪声系数圆。正如前面提到的，该放大器是在5.2 GHz的潜在不稳定。因此，下面圈命令也放置在史密斯圆图上的输入和输出稳定圆。
FC = 5.2e9;HSM = smithplot;圆（unmatched_amp，FC，'刺'，“在”，'刺'，“出”，“嘎”10:2:20,...“NF”，1.8：0.2：3，HSM）;传说（“位置”，'东南'）
启用数据游标并单击“常数值增益”圆。数据提示显示以下数据:
可用功率增益（
嘎）噪声系数（
NF）源反射系数(
反差系数）输出反射系数（
GammaOut）归一化源阻抗(
ZS）
嘎，NF，GammaOut和ZS是源反射系数的所有功能，反差系数。反差系数是复数对应于数据光标的位置。星号（“*”）和一个圆中-虚线也会出现在史密斯圆图上。星表示匹配负载反射系数（甘默尔），其的复共轭GammaOut。增益最大化时甘默尔是的复共轭GammaOut。圆在-虚线表示匹配的轨迹甘默尔当在恒定的可用增益或噪声系数圆数据光标移动。
因为无论是S11和S22放大器的参数都小于在大小统一，输入和输出稳定区域包含在史密斯圆图的中心。为了使放大器稳定，反差系数必须在输入的稳定区域和匹配甘默尔必须在输出稳定区域。输出稳定区域在上述图中阴影。然而，当反差系数给出的增益和噪声之间的适当的折衷被找到时，匹配甘默尔总是落在输出稳定的区域之外。因此，我们必须先稳住放大器。
稳定放大器
稳定放大器的一种方法是在放大器的输出端级联一个分流电阻。然而，这种方法也会降低增益并增加噪声。在最后的例子中，我们将验证总体增益和噪声仍然满足要求。
为了找到最大的分流电阻值，使放大器无条件稳定，使用fzero功能找到对应的电阻值，使得稳定性μ等于1。的fzero功能总是试图为目标函数实现零值，所以目标函数应该返回MU-1。
类型（'lna_match_stabilization_helper.m'）
功能mu_minus_1 = lna_match_stabilization_helper（PROPVAL，FC，CKT，元件，提供属性名称）％LNA_MATCH_STABILIZATION_HELPER返回稳定性MU-1。％MU_MINUS_1 = LNA_MATCH_STABILIZATION_HELPER（PROPVALUE，FC，CKT，％ELEMENT，PROPNAME）返回稳定性参数MU-1的电路，CKT％时称为元件的PROPNAME的性质，元件设置为％PROPVAL的。％％LNA_MATCH_STABILIZATION_HELPER是RF的一个辅助功能％工具箱演示：设计匹配网络（第1部分：使用LNA％和集总元件网络）。％版权所有2007-2008 MathWorks公司集（元件，提供属性名称，PROPVAL）分析（CKT，FC）;mu_minus_1 = stabilitymu（ckt.AnalyzedResult.S_Parameters） - 1;
计算目标函数的参数并将目标函数传递给fzero以获得最大的分流电阻值。
stab_amp = rfckt.cascade（'ckts'{unmatched_amp，rfckt.shuntrlc}）;R1 = fzero（@（R1）lna_match_stabilization_helper（R1，FC，stab_amp，stab_amp.Ckts {2}，'R'），[1个1E5]）
R1 = 118.6213
查找反差系数和甘默尔
在放大器的输出端级联一个118欧姆的电阻并分析级联。将新的，恒定的有效增益，史密斯圆图上不断的噪声系数圈。
shunt_r = rfckt.shuntrlc（'R'，118）;stab_amp = rfckt.cascade（'ckts'{unmatched_amp，shunt_r}）;分析（stab_amp，FC）;HSM = smithplot;圆（stab_amp，FC，“嘎”17,“NF”1.80:0.2:3 hsm)传说(“位置”，'东南'）
使用数据游标定位a反差系数在增益和噪声之间有适当的折衷。这个例子选择了反差系数给出14 dB增益和1.84分贝的噪音图。计算匹配甘默尔，这是的复共轭GammaOut在数据提示。
反差系数= 0.67 * EXP（1J * 153.6 * PI / 180）
反差系数= -0.6001 + 0.2979i
计算归一化源阻抗。
z = gamma2z(γ1)
ZS = 0.2080 + 0.2249i
计算匹配甘默尔它等于共轭复数GammaOut。
甘默尔= 0.7363 * EXP（1J * 120.1 * PI / 180）
甘默尔= -0.3693 + 0.6370i
计算归一化负载阻抗。
ZL = gamma2z（甘默尔，1）
ZL = 0.2008 + 0.5586i
设计输入匹配网络使用反差系数
在这个例子中，集总元件LC被用来建立输入和输出匹配网络，如下所示：
输入匹配网络包括一个旁路电容器，CIN，和一个串联电感，林的。使用史密斯图表和数据光标找到元件值。要做到这一点，通过绘制恒定电导圆交叉的史密斯圆图的中心和定电阻圆交叉启动反差系数。
HSM = smithplot;圆（stab_amp，FC，'G'1，'R'，实际（ZS），HSM）;hsm.GridType ='YZ';保持所有图（Gamma会，“k”。，“MarkerSize”，16）文本（实（反差系数）+ 0.05，IMAG（反差系数）-0.05，'\ Gamma_ {S}'，'字体大小'12，...“FontUnits”，“规范化”）图（0,0，“k”。，“MarkerSize”16）保持离
然后，找到恒定电导和恒定电阻圆的交点。基于以上在电路图上，应采用在史密斯圆图的下半部分的交点。将其标记为点A.
GammaA = 0.6983 * EXP（1J *（ - 134.3）* PI / 180）;ZA = gamma2z（GammaA，1）;YA = 1 /杂志;
确定的值CIN从史密斯的中心电纳的差值图表点A.即，
其中图50是所述参考阻抗。
CIN = IMAG（雅）/ 50/2 / PI / FC
CIN = 1.1945e-12
确定的值林从A点到。的电抗差反差系数。也就是说，
林=（IMAG（ZS） - IMAG（ZA））* 50/2 / PI / FC
林= 9.6522e-10
设计输出匹配网络使用甘默尔
使用上一节介绍的输入匹配网络设计方法来设计输出匹配网络，得到的值为COUT和笨拙的人。
GammaB = 0.7055 * exp (1 j *(-134.9) *π/ 180);Zb = gamma2z(GammaB, 1);Yb = 1 / Zb;Cout =图像放大(Yb) / 50/2π/ fc
COUT = 1.2194e-12
LOUT =（IMAG（ZL） - IMAG（ZB））* 50/2 / PI / FC
笨拙的人= 1.4682 e-09
验证设计
创建输入和输出匹配网络。级联输入匹配网络、放大器、并联电阻和输出匹配网络，构建LNA。
input_match = rfckt.cascade（'Ckts'，...{rfckt.shuntrlc（'C'，CIN），rfckt.seriesrlc（“L”,林)});output_match = rfckt.cascade ('Ckts'，...{rfckt.seriesrlc（“L”，Lout的），rfckt.shuntrlc（'C'，COUT）}）;LNA = rfckt.cascade（'ckts'，...{input_match，unmatched_amp，shunt_r，output_match}）;
分析设计频率范围周围的LNA，并绘制可用的和传感器功率增益。可用的和传感器功率增益在5.2 GHz都是14db的设计意图。换能器功率增益在设计频率范围内大于11 dB，满足规范要求。
分析（LNA，5.05e9：10E6：5.35e9）;图（LNA，“嘎”，'GT'，'D b');
剧情围绕着设计频率范围内的噪声系数。噪声系数低于2.2分贝在设计频率范围，这也满足在本说明书的要求。在5.2 GHz频率LNA的噪声系数为约以上，放大器（1.84 dB为单位），这表明通过分流电阻噪声加入0.1分贝。
图（LNA，“NF”，'D b'）
所述可用增益设计方法通常在LNA匹配使用。还有其他设备等的设计方法。在该示例中的第二部分 -匹配网络的设计(第2部分:单桩传输线)给出了一个共轭共轭同时匹配的例子。
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