常见匹配网络的微带线实现（一）：微带单支节匹配网络设计_专栏

之前，我们在一篇文章中介绍了匹配网络的概念与简单实现，本篇文章，将为大家介绍匹配网络的微带线实现。

一、微带线简介

我们都知道平行传输线，这是传输线的最初形式，也是最简单的传输线。平行传输线在低频段可以很好地工作，电路实现简单，成本低廉，但是频率升高会带来明显的辐射损耗。后来，同轴线和波导的出现解决了这个问题。封闭的同轴线和波导降低了高频段的辐射损耗。但是同轴线和波导的体积十分庞大，为日后设备的小型化和集成化带来了困难。微带线就是伴随着微波电路的集成化而诞生的，它包含三部分，中间部分为介质板，介质板的一侧印制着金属导体条，另一侧为金属接地板。我们可以自行设计金属条的图样以实现不同的功能，金属条的尺寸与工作波长相比拟。因为不同的功能可以通过设计不同的图样来实现，所有电路我们均可以放置在介质板上，这样，我们就实现了很高的集成度。理论上来说，只要保证精确的印制工艺，我们就可以得到高质量的集成电路板。

二、微带单支节匹配网络设计

根据如下指标为例，我们设计一个匹配网络，并转换到微带线形式：

负载为200-j*100Ω
特性阻抗为50Ω
工作频率为2GHz

微带线参数如下：

H=1mm
Er=5.3
Mur=1
Cond=5.8E+7
Hu=1.0e+033mm
T=0.02mm
TanD=0.003
Rough=0mm

按照之前文章中的设计方法，我们先在Smith圆图中先按照指标设计一个理想的匹配网络：

至此，我们的匹配电路已经在Smith圆图中设计完成，下面我们转换成微带电路。
首先，选择微带线元器件库，如图：

我们可以直接在同一个原理图里面设计电路，也可以新建一个新的原理图，这里我直接在原理图里面继续放置组件。

首先，放置“MSub”组件，该组件的作用是设置基线板的厚度、相对介电常数等微带线参数。放置好以后按照要求设置微带线参数，如图：

然后放置“MLIN”和“MTEE”组件，如图连接好电路图：

之后，按照图中位置打开微带线计算控件LineCalc，如图：

根据之前已经设计好的匹配网络，确定微带电路的相关参数。即根据每一段传输线的电长度和特性阻抗确定每一段微带线的L和W参数，已经设计好的匹配电路如下：

首先在LineCalc中按要求填写微带线参数，如图：

填写工作频率：

首先确定TL1的L和W，将TL1对应的传输线参数填入LineCalc，如图：

点击“Synthesize”，计算出W和L参数，如图：

得到结果：

将L和W填入TL1，如图：

同样，确定TL2的参数，并修改终端阻抗，如图：

确定MTEE的参数，W1对应左边的微带线的W参数，W2对应右边微带线的W参数，W3对应下边的微带线W参数，如图：

修改完W1，W2和W3后，电路如图（因为左边对应的是阻抗为50Ω的电源终端，我们可以看作左边接的是特性阻抗为50Ω的微带线）：

接着开始仿真之前，我们屏蔽掉原来的匹配网络，并在我们设计好的微带电路中，将两个终端的Num改为1和2，如图：

然后开始仿真，仿真结果如图：

发现在2GHz并没有最佳匹配，我们需要对微带电路进行微调，首先，放置Var控件，如图：

然后添加两个变量L1和L2，因为W变量只和传输线的特性阻抗有关，我们只需要改变传输线的长度来进行调试，如图：

之后设置L1为一定范围内的微调，如图：

同理，设置L2，如图：

设置完成后如下图所示：

设置TL1和TL2的L参数，将变量添加到其中，如图：

开始调试，点击图中按钮：

通过弹出来的窗口，对参数进行微调，如图

调试完成后，效果如图所示：

至此，单支节匹配网络的微带线电路已经设计完成