[發(fā)明專利]一種基于Smith圓圖的多頻匹配系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410547005.6
• 申請(qǐng)日: 2014-10-16
• 公開（公告）號(hào): CN104320100B
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于翠屏;范明爽;劉元安;楊乾坤;黎淑蘭;蘇明;王衛(wèi)民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H03H7/38
• 分類號(hào): H03H7/38;H04B1/40
• 代理公司: 北京天奇智新知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11340
• 代理人: 謝磊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多頻匹配技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于Smith圓圖的多頻匹 配系統(tǒng)。

背景技術(shù)

Smith圓圖是眾多流行的計(jì)算機(jī)微波設(shè)計(jì)軟件和微波檢測(cè)設(shè)備中的重要 組成部分，為進(jìn)行阻抗匹配提供了可視化。Smith圓圖將發(fā)射系數(shù)、輸入阻 抗等直觀展現(xiàn)在圖形中。阻抗匹配是指負(fù)載阻抗與激勵(lì)源內(nèi)阻抗互相適配， 達(dá)到最大功率輸出或最小反射等目標(biāo)的一種工作狀態(tài)。要通過Smith圓圖進(jìn) 行阻抗匹配，首先將負(fù)載阻抗用Smith圓圖的參考阻抗進(jìn)行歸一化，找到其 對(duì)應(yīng)在Smith圓圖上的點(diǎn)，通過串聯(lián)或并聯(lián)電容、電感等元件，改變輸入阻 抗的值，相應(yīng)在Smith圓圖上表現(xiàn)為輸入阻抗值沿一定軌跡(例如等電阻圓、 等電抗圓等)發(fā)生變化，最終到達(dá)Smith圓圖的匹配點(diǎn)。

隨著無線通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)的單頻段通信系統(tǒng)逐漸向多頻段的 方向發(fā)展，為了滿足多頻段工作的需求，通信系統(tǒng)的收發(fā)信機(jī)應(yīng)具備工作在 多個(gè)頻段的功能，以實(shí)現(xiàn)小型化，增加靈活性并減少成本，而多頻匹配是多 頻微波器件的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)和核心，因此，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)多頻匹配電路具有深遠(yuǎn)意 義。然而，目前只有雙頻匹配可由解析公式方法計(jì)算得到，而雙頻解析方法 依賴于匹配結(jié)構(gòu)，即先確定匹配結(jié)構(gòu)，后進(jìn)行計(jì)算，這種方法由于受匹配結(jié) 構(gòu)適用性、頻率間隔、求解難度以及電路可實(shí)現(xiàn)性等方面的限制，往往需要 針對(duì)同一結(jié)構(gòu)進(jìn)行多次計(jì)算，甚至針對(duì)多種結(jié)構(gòu)進(jìn)行多次計(jì)算，計(jì)算過程復(fù) 雜、繁瑣，目前三頻或以上頻率尚無可遵循的解析設(shè)計(jì)方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于Smith圓圖的多頻匹配系統(tǒng)，該系統(tǒng)計(jì)算 精度高，簡單易用，方便用戶進(jìn)行多頻匹配和調(diào)諧。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施方式提出一種基于Smith圓圖的多頻匹 配系統(tǒng)，包括：多頻數(shù)據(jù)輸入模塊，用于同時(shí)并行輸入多個(gè)起始阻抗值并設(shè) 定Smith圓圖歸一化參考阻抗，其中，所述多個(gè)起始阻抗值對(duì)應(yīng)的頻率不相 同；

控制模塊，用于為所述起始阻抗值提供以串聯(lián)和/或并聯(lián)方式相連的多個(gè) 電路元件；

計(jì)算模塊，與所述多頻數(shù)據(jù)輸入模塊和所述控制模塊相連，用于計(jì)算所 述多個(gè)起始阻抗值在通過所述電路元件后在Smith圓圖中的實(shí)時(shí)位置和對(duì)應(yīng) 的實(shí)時(shí)反射系數(shù)；

顯示模塊，與所述多頻數(shù)據(jù)輸入模塊和所述計(jì)算模塊相連，用于顯示所 述多頻數(shù)據(jù)輸入模塊所輸入的多個(gè)起始阻抗值對(duì)應(yīng)的阻抗點(diǎn)在Smith圓圖中 的位置、所述計(jì)算模塊所計(jì)算的多個(gè)起始阻抗值在并聯(lián)/串聯(lián)所述電路元件后 在Smith圓圖中的實(shí)時(shí)位置和對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)反射系數(shù)，當(dāng)多個(gè)阻抗點(diǎn)同時(shí)到達(dá) 圓點(diǎn)或滿足預(yù)定的反射系數(shù)時(shí)，即完成了多頻阻抗匹配。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，多個(gè)起始阻抗值不同且所對(duì)應(yīng)的頻率不同。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，所述計(jì)算模塊進(jìn)一步用于,根據(jù)所述起始阻抗 值通過下式

計(jì)算輸入第i個(gè)起始阻抗值所對(duì)應(yīng)的反射系數(shù),i＝1,2,3…，其中，Z_i是 輸入的第i個(gè)起始阻抗值，Z0是所述Smith圓圖歸一化參考阻抗，Γ_i是輸 入第i個(gè)起始阻抗值時(shí)所對(duì)應(yīng)的反射系數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，所述計(jì)算模塊進(jìn)一步用于,根據(jù)所述起始阻抗值 通過下式

計(jì)算第i個(gè)起始阻抗值所對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)反射系數(shù),i＝1,2,3…，其中，Z_i是第i個(gè)起始阻抗值所對(duì)應(yīng)的第i個(gè)阻抗點(diǎn)的當(dāng)前阻抗值，Z0是所述Smith 圓圖歸一化參考阻抗，Γ_i是所述第i個(gè)起始阻抗值當(dāng)前對(duì)應(yīng)的反射系數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的再一方面，，所述多個(gè)電路元件包括電阻、電容、電感和傳 輸線；所述以串聯(lián)和/或并聯(lián)方式相連的多個(gè)電路元件包括：串聯(lián)電阻、并聯(lián) 電阻、串聯(lián)電容、并聯(lián)電容、串聯(lián)電感、并聯(lián)電感、并聯(lián)開路枝節(jié)、并聯(lián)短 路枝節(jié)、串聯(lián)傳輸線；

所述控制模塊還包括：取消子模塊。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，所述控制面板模塊根據(jù)用戶每次選擇的電路元 件，組成多個(gè)電路結(jié)構(gòu)的電路單元。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，所述顯示模塊進(jìn)一步用于顯示多個(gè)起始阻抗 值在通過不同電路元件后輸入阻抗值在Smith圓圖的運(yùn)動(dòng)軌跡。

根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，所述顯示模塊進(jìn)一步用于：