[發明專利]一種電小天線寬帶匹配網絡的優化匹配設計及其電小天線寬帶匹配網絡

無效

• 申請號: 200810225192.0
• 申請日: 2008-10-30
• 公開（公告）號: CN101388676A
• 公開（公告）日: 2009-03-18
• 發明（設計）人: 陳愛新;張艷君;姜鐵華;魏文軒
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H04B1/00
• 分類號: H04B1/00;H04B17/00
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所
• 代理人: 趙文利

技術領域

本發明涉及一種寬帶匹配網絡，更特別地說，是指一種適用于電小天線的、且具有可實現小阻抗變換特性的寬帶匹配網絡。

背景技術

隨著移動通信技術、空間技術和超寬帶電子技術的發展，各種電子設備均向小型化與微型化方向發展，天線作為無線電子系統必不可少的部件也必然向小型化發展，因此應用在移動平臺(艦載、車載、機載等)的通信天線不斷提出小型化的要求。眾所周知，電小天線的阻抗特性非常惡劣，與傳輸線匹配相當困難，如果是寬帶匹配更是難上加難，同時其使用效率非常低，針對電小天線的這種阻抗特性設計合適的匹配網絡相當重要。

發明內容

本發明的目的之一是提出一種電小天線寬帶匹配網絡的優化匹配設計，該優化匹配設計采用了實頻數據法和直接優化法相結合的優化方法。

本發明的目的之二是提出一種具有可實現小阻抗變換特性的電小天線寬帶匹配網絡，該寬帶匹配網絡結構中的R-C附加阻尼網絡直接與電小天線并聯，可以把天線的阻抗變換成一種新的形式，不僅改善了天線端口的阻抗特性，也明顯降低了電小天線實部和虛部之間的對比，即對電小天線的阻抗進行了一定的補償，使得電小天線易于匹配。該寬帶匹配網絡采用了實頻數據法和直接優化法相結合的優化方法來設計。從電小天線的特性出發，對天線阻抗實測數據進行變換-濾波得到較佳匹配網絡結構；然后，利用優化算法的尋優特性獲得匹配網絡結構中各元件值。具有本發明匹配網絡結構的電小天線，其駐波比在通帶內小于2.5的同時效率大于30％，使得電小天線的性能得到大幅度的提高。

本發明是一種具有可實現小阻抗變換特性的電小天線寬帶匹配網絡，該寬帶匹配網絡包括R-C附加阻尼網絡、變壓器和L-C網絡組成；R-C附加阻尼網絡直接與電小天線并聯形成負載網絡；變壓器在R-C附加阻尼網絡與L-C網絡之間；L-C網絡與同軸電纜相連；該寬帶匹配網絡連接在電小天線和同軸饋線之間。

所述具有可實現小阻抗變換特性的電小天線寬帶匹配網絡，與電小天線并聯的R-C附加阻尼網絡可以對電小天線的阻抗進行補償；變壓器可以對負載網絡的阻抗進行變換；L-C網絡起到濾波匹配作用，使得天線的阻抗值通過R-C附加阻尼網絡、變壓器和L-C網絡后接近同軸線的特性阻抗值，最終達到預定的匹配。

本發明的電小天線寬帶匹配網絡優點在于：(1)變換-濾波結構等效電路對天線阻抗數據進行處理，使電小天線的阻抗曲線變得平坦，易于匹配。(2)采用實頻數據法和直接優化法(梯度優化法)相結合設計出寬帶匹配網絡，僅使用了天線的阻抗值，并對該阻抗值滿足轉換功率增益TPG=maxi=1,2,3,······,N{P2(ωi)P1(ωi)}]]>=maxi=1,2,3,······,N{4|Z21|2(ReZc)(ReZa)|(Z11+Zc)(Z22+Za)-Z12Z21|2}]]>的解析得到匹配網絡結構中各元件值。(3)具有本發明匹配網絡結構的電小天線，其駐波比在通帶內小于2.5的同時效率大于30％，使得電小天線的性能得到大幅度的提高。(4)對天線的阻抗限制比較小，并且適用于當僅用無耗元件不能對天線進行匹配時，以及天線阻抗實部比較小的情況下，在展寬天線頻帶的同時可最大限度的提高天線的效率和性能。