[发明专利]一种电小天线宽带匹配网络的优化匹配设计及其电小天线宽带匹配网络

权利要求书

1、一种电小天线宽带匹配网络的优化匹配设计，其特征在于：采用了实频数据法和直接优化法相结合的优化方法，具体优化匹配步骤如下：

步骤一：根据二端口网络理论，能够得到端口2→端口1的矩阵A_in为：

Ain=A11A12A21A22]]>

  =101jωL12111jωC130110jωC1211jωL11011n00n10jωC111+jωRC111---(1)]]>

式中，A₁₁表示端口2具有A矩阵模式的第一元素，A₁₂表示端口2具有A矩阵模式的第二元素，A₂₁表示端口2具有A矩阵模式的第三元素，A₂₂表示端口2具有A矩阵模式的第四元素，j表示虚数的单位，ω表示角频率，L12表示宽带匹配网络中的第二电感，C13表示宽带匹配网络中的第三电容，C12表示宽带匹配网络中的第二电容，L11表示宽带匹配网络中的第一电感，n表示宽带匹配网络中的变压器的变压比，R表示宽带匹配网络中的电阻R10的电阻值，C11表示宽带匹配网络中的第一电容；

端口1→端口2的矩阵A_q为：

Aq=A11′A12′A21′A22′]]>

  =10jωC111+jωRC111n001n1jωL110110jωC12111jωC1301101jωL121---(2)]]>

式中，表示端口1具有A矩阵模式的第一元素，表示端口1具有A矩阵模式的第二元素，表示端口1具有A矩阵模式的第三元素，表示端口1具有A矩阵模式的第四元素；

步骤二：对式(1)根据阻抗变换得到端口2的输入阻抗Z_in：

Zin=A11Za+A12A21Za+A22---(3)]]>

Z_a表示天线的阻抗值；

步骤三：对式(2)根据阻抗变换得到端口1的策动点阻抗Z_q：

Zq=A11′Zc+A12′A21′Zc+A22′---(4)]]>

Z_c表示同轴电缆的特性阻抗；

步骤四：对式(1)根据双口网络的参量转换关系可以得出端口2的Z矩阵：

Z=Z11Z12Z21Z22=1A21A11|Ain|1A22---(5)]]>

式中，Z₁₁表示端口2具有Z矩阵模式的第一元素，Z₁₂表示端口2具有Z矩阵模式的第二元素，Z₂₁表示端口2具有Z矩阵模式的第三元素，Z₂₂表示端口2具有Z矩阵模式的第四元素，|A_in|表示端口2在A矩阵中的行列式，即|A_in|＝A₁₁A₂₂-A₁₂A₂₁；

步骤五：对式(3)根据传输线理论得到端口2的反射系数Γ_in：

Γin=Zin-ZcZin+Zc---(6)]]>

对式(6)根据传输线理论得到端口2的电压驻波比VSWR：

VSWR=1+|Γin|1-|Γin|---(7)]]>

|Γ_in|表示反射系数Γ_in的模值；

步骤六：对式(5)根据二端口网络理论得到端口2→端口1的转换功率增益TPG：

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}---(8)]]>

式中，i表示天线阻抗数据的采集个数，N表示自然数，P₁表示信号源所提供的最大平均资用功率，P₂表示天线负载吸收的平均功率，ω_i表示采集的天线阻抗数据中第i个角频率，ReZ_c表示同轴电缆的特性阻抗实部，ReZ_a表示天线阻抗实部。