一種雙頻阻抗匹配網絡的製作方法
2023-07-10 19:16:26 1
專利名稱：一種雙頻阻抗匹配網絡的製作方法
技術領域：
本發明屬於無線通信技術領域，尤其是涉及一種能夠支持多個頻段工作的雙頻阻抗匹配網絡。
背景技術：
信號或者電能在傳輸的過程中，為了實現信號的無反射傳輸或最大功率的傳輸，要求電路連接實現阻抗匹配。阻抗匹配關乎著系統的性能，電路實現阻抗匹配可使系統的性能達到約定準則下的最優。
阻抗匹配的概念不僅適用於強電領域，也適用於弱電領域；不僅適用於模擬電路，也適用於數字電路；不僅適用於低頻、低速電路，也同樣適用於高頻、高速和微波電路。阻抗匹配常見於各級放大電路之間放大電路與負載之間；信號的傳輸電路之間；測量儀器與被測電路之間天線與接收機或發射機與天線之間，等等。如果信號傳輸電路之間不能做到阻抗匹配，其輸出功率就不能全部送到負載上，信號還會產生失真，甚至造成電路元器件的損壞，尤其在高頻和微波電路中，經電路傳輸的能量會反射回來，產生駐波，嚴重時會引起饋線的絕緣層及發射機末級功放管的損壞。隨著電子技術的發展，尤其是在現代高速電路的設計過程中，傳輸電路的阻抗匹配也是一項非常重要的工程技術指標，可實現高速變化的信號完整傳輸，因此阻抗匹配網絡的設計成為電路設計中不可忽視的重要組成部分。現有技術中，阻抗匹配網絡是微波低噪聲放大器、功率放大器、功率分配器和天線等微波器件的關鍵電路部分，其作用在於減少反射損耗，提高功率傳輸效率，提高相關電氣性能。當前隨著越來越多的通信制式和移動通信標準不斷湧現和共存，微波射頻系統越來越趨向於多頻化，即能夠同時支持多個頻段的不同通信標準的工作，這也要求其中的微波組件能夠多頻化應用，而多頻的阻抗匹配網絡的研究非常關鍵。目前在雙頻阻抗匹配網絡方面已經提出了多種方案，例如以下幾種
1、用兩段特性阻抗不同而長度相同的傳輸線級聯，在兩個頻點實現從實數阻抗到實數阻抗的匹配；
2、用一段傳輸線和一個終端短路的短截線相級聯，可在兩個頻點實現實數阻抗之間匹
配；
3、用兩段不同長度不同特性阻抗的傳輸線級聯，在兩個頻點實現從頻率不相關的複數阻抗到實數阻抗的匹配；
4、用三段不同長度不同特性阻抗的傳輸線級聯，實現一個頻率相關的複數負載在兩個頻點上到實數阻抗的匹配；
5、用兩段傳輸線和一個兩節的階梯阻抗短截線，實現頻率相關複數負載的雙頻匹配。6、用兩段傳輸線和二者之間的一個短截線級聯也可實現頻率相關複數負載的雙頻匹配。
但現有的雙頻阻抗匹配網絡中有的方案尺寸較大，有的方案總長度較長，基本都存在著體積較大的缺陷。
發明內容
為解決上述問題，本發明公開了由並聯傳輸線和短截線組成的微波雙頻阻抗匹配網絡，該匹配網絡能夠針對特定的頻率相關復阻抗，在兩個頻點附近實現到實數阻抗的匹配。為了達到上述目的，本發明提供如下技術方案
一種雙頻阻抗匹配網絡，設置在射頻源和負載之間，由並聯傳輸線結構和短截線級聯構成，所述並聯傳輸線結構包括兩條相互並聯的傳輸線，本網絡在射頻源和負載之間實現雙頻阻抗匹配。為了實現阻抗匹配，必須根據需要匹配的兩種頻點fl、f2和負載的參數，運算出本網絡中各電路參數，本發明的具體電路參數提取過程如下·
如果給定各傳輸線和短截線的特性阻抗和電長度，我們可以推導出接入該匹配網絡後的兩點處的輸入導納Yinl和Yin表達式。並聯傳輸網絡中每條傳輸線的二埠網絡Y矩陣為
r 「_JYni CSC Θ,
K = J 0! ! J 02 1 = 1,2(I)
其中Ytll, Ytl2, θ17 θ2，分別是兩條傳輸線的特性導納和電長度；
兩條傳輸線的輸入端和輸出端都作了電氣連接之後，總的二埠 Y矩陣為
FFl = Tfl+fF I = "^u =co^ 1J (IfllCSCOl +FoaCSCQ2)
+COte3) J
設Jf3 = = JBa，If1 = F33 = jBB，得到
Fm=^1-—Mb— = ^ +-^--(3)
+ jBs + Gl + jB￡
Yinl為輸入導納，Yinl的實部和虛部分別為
^ Φι
和
Oσ , -^1( + )
⑶
為實現在兩個頻點處的阻抗匹配，必須在兩個頻點上都使得Yinl的實部等於Ytl:
Gm(^) = F0 I =1,2(6)
通過數值方法或優化方法，從這兩個方程中提取出並聯傳輸線結構的電路參量，包括Zl, %，Z2和I，然後通過公式(5)計算輸入電納Silll在兩個頻點的值；
通過短截線提供電納，使得該電納在兩個頻點上將電納!補償抵消掉，使得輸入導納等於Yci,實現匹配；對於開路短截線和短路短截線，其電納為
權利要求
1.一種雙頻阻抗匹配網絡，設置在射頻源和負載之間，其特徵在於由並聯傳輸線結構和短截線級聯構成，所述並聯傳輸線結構包括兩條相互並聯的傳輸線，本網絡在射頻源和負載之間實現雙頻阻抗匹配。
2.根據權利要求I所述的雙頻阻抗匹配網絡，其特徵在於，為了實現阻抗匹配，必須根據需要匹配的兩種頻點H、f2和負載的參數，運算出本網絡中各電路參數，所述具體電路參數提取過程如下 根據各傳輸線和短截線的特性阻抗和電長度，能夠推導出接入該匹配網絡後的兩點處的輸入導納Yinl和Yin表達式，並聯傳輸網絡中每條傳輸線的二埠網絡Y矩陣為
3.根據權利要求I或2所述的雙頻阻抗匹配網絡，其特徵在於所述短截線為短路短截線。
4.根據權利要求I或2所述的雙頻阻抗匹配網絡，其特徵在於所述短截線為開路短截線。
5.根據權利要求2所述的雙頻阻抗匹配網絡，其特徵在於所述數值方法包括牛頓法，所述優化方法包括遺傳算法。
全文摘要
本發明公開了由並聯傳輸線和短截線組成的微波雙頻阻抗匹配網絡，該匹配網絡能夠針對特定的頻率相關復阻抗，在兩個頻點附近實現到實數阻抗的匹配。本發明提供的雙頻阻抗匹配網絡，設置在射頻源和負載之間，由並聯傳輸線結構和短截線級聯構成，所述並聯傳輸線結構包括兩條相互並聯的傳輸線，本網絡在射頻源和負載之間實現雙頻阻抗匹配。本發明中的三條傳輸線由於可以並排設置，所以電路緊湊，充分節約線路排布空間，電路總長度較小。本發明設計合理，具有較大的設計自由度和適應性，適用的兩個頻點之間的頻率比值大，能夠適應各種不同的負載情況，應用範圍廣泛。
文檔編號H03H11/28GK102938640SQ20121041504
公開日2013年2月20日 申請日期2012年10月26日 優先權日2012年10月26日
發明者崔萌萌, 劉雲 申請人:南京信息工程大學