[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种宽带匹配网络，更特别地说，是指一种适用于电小天线的、且具有可实现小阻抗变换特性的宽带匹配网络。

背景技术

随着移动通信技术、空间技术和超宽带电子技术的发展，各种电子设备均向小型化与微型化方向发展，天线作为无线电子系统必不可少的部件也必然向小型化发展，因此应用在移动平台(舰载、车载、机载等)的通信天线不断提出小型化的要求。众所周知，电小天线的阻抗特性非常恶劣，与传输线匹配相当困难，如果是宽带匹配更是难上加难，同时其使用效率非常低，针对电小天线的这种阻抗特性设计合适的匹配网络相当重要。

发明内容

本发明的目的之一是提出一种电小天线宽带匹配网络的优化匹配设计，该优化匹配设计采用了实频数据法和直接优化法相结合的优化方法。

本发明的目的之二是提出一种具有可实现小阻抗变换特性的电小天线宽带匹配网络，该宽带匹配网络结构中的R-C附加阻尼网络直接与电小天线并联，可以把天线的阻抗变换成一种新的形式，不仅改善了天线端口的阻抗特性，也明显降低了电小天线实部和虚部之间的对比，即对电小天线的阻抗进行了一定的补偿，使得电小天线易于匹配。该宽带匹配网络采用了实频数据法和直接优化法相结合的优化方法来设计。从电小天线的特性出发，对天线阻抗实测数据进行变换-滤波得到较佳匹配网络结构；然后，利用优化算法的寻优特性获得匹配网络结构中各元件值。具有本发明匹配网络结构的电小天线，其驻波比在通带内小于2.5的同时效率大于30％，使得电小天线的性能得到大幅度的提高。

本发明是一种具有可实现小阻抗变换特性的电小天线宽带匹配网络，该宽带匹配网络包括R-C附加阻尼网络、变压器和L-C网络组成；R-C附加阻尼网络直接与电小天线并联形成负载网络；变压器在R-C附加阻尼网络与L-C网络之间；L-C网络与同轴电缆相连；该宽带匹配网络连接在电小天线和同轴馈线之间。

所述具有可实现小阻抗变换特性的电小天线宽带匹配网络，与电小天线并联的R-C附加阻尼网络可以对电小天线的阻抗进行补偿；变压器可以对负载网络的阻抗进行变换；L-C网络起到滤波匹配作用，使得天线的阻抗值通过R-C附加阻尼网络、变压器和L-C网络后接近同轴线的特性阻抗值，最终达到预定的匹配。

本发明的电小天线宽带匹配网络优点在于：(1)变换-滤波结构等效电路对天线阻抗数据进行处理，使电小天线的阻抗曲线变得平坦，易于匹配。(2)采用实频数据法和直接优化法(梯度优化法)相结合设计出宽带匹配网络，仅使用了天线的阻抗值，并对该阻抗值满足转换功率增益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}]]>的解析得到匹配网络结构中各元件值。(3)具有本发明匹配网络结构的电小天线，其驻波比在通带内小于2.5的同时效率大于30％，使得电小天线的性能得到大幅度的提高。(4)对天线的阻抗限制比较小，并且适用于当仅用无耗元件不能对天线进行匹配时，以及天线阻抗实部比较小的情况下，在展宽天线频带的同时可最大限度的提高天线的效率和性能。