[发明专利]一种基于Smith圆图的多频匹配系统

说明书

技术领域

本发明涉及多频匹配技术领域，特别涉及一种基于Smith圆图的多频匹 配系统。

背景技术

Smith圆图是众多流行的计算机微波设计软件和微波检测设备中的重要 组成部分，为进行阻抗匹配提供了可视化。Smith圆图将发射系数、输入阻 抗等直观展现在图形中。阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内阻抗互相适配， 达到最大功率输出或最小反射等目标的一种工作状态。要通过Smith圆图进 行阻抗匹配，首先将负载阻抗用Smith圆图的参考阻抗进行归一化，找到其 对应在Smith圆图上的点，通过串联或并联电容、电感等元件，改变输入阻 抗的值，相应在Smith圆图上表现为输入阻抗值沿一定轨迹(例如等电阻圆、 等电抗圆等)发生变化，最终到达Smith圆图的匹配点。

随着无线通信技术的迅猛发展，传统的单频段通信系统逐渐向多频段的 方向发展，为了满足多频段工作的需求，通信系统的收发信机应具备工作在 多个频段的功能，以实现小型化，增加灵活性并减少成本，而多频匹配是多 频微波器件的设计基础和核心，因此，设计和实现多频匹配电路具有深远意 义。然而，目前只有双频匹配可由解析公式方法计算得到，而双频解析方法 依赖于匹配结构，即先确定匹配结构，后进行计算，这种方法由于受匹配结 构适用性、频率间隔、求解难度以及电路可实现性等方面的限制，往往需要 针对同一结构进行多次计算，甚至针对多种结构进行多次计算，计算过程复 杂、繁琐，目前三频或以上频率尚无可遵循的解析设计方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于Smith圆图的多频匹配系统，该系统计算 精度高，简单易用，方便用户进行多频匹配和调谐。

为实现上述目的，本发明的实施方式提出一种基于Smith圆图的多频匹 配系统，包括：多频数据输入模块，用于同时并行输入多个起始阻抗值并设 定Smith圆图归一化参考阻抗，其中，所述多个起始阻抗值对应的频率不相 同；

控制模块，用于为所述起始阻抗值提供以串联和/或并联方式相连的多个 电路元件；

计算模块，与所述多频数据输入模块和所述控制模块相连，用于计算所 述多个起始阻抗值在通过所述电路元件后在Smith圆图中的实时位置和对应 的实时反射系数；

显示模块，与所述多频数据输入模块和所述计算模块相连，用于显示所 述多频数据输入模块所输入的多个起始阻抗值对应的阻抗点在Smith圆图中 的位置、所述计算模块所计算的多个起始阻抗值在并联/串联所述电路元件后 在Smith圆图中的实时位置和对应的实时反射系数，当多个阻抗点同时到达 圆点或满足预定的反射系数时，即完成了多频阻抗匹配。

根据本发明的一个方面，多个起始阻抗值不同且所对应的频率不同。

根据本发明的另一个方面，所述计算模块进一步用于,根据所述起始阻抗 值通过下式

计算输入第i个起始阻抗值所对应的反射系数,i＝1,2,3…，其中，Z_i是 输入的第i个起始阻抗值，Z0是所述Smith圆图归一化参考阻抗，Γ_i是输 入第i个起始阻抗值时所对应的反射系数。

根据本发明的又一方面，所述计算模块进一步用于,根据所述起始阻抗值 通过下式

计算第i个起始阻抗值所对应的实时反射系数,i＝1,2,3…，其中，Z_i是第i个起始阻抗值所对应的第i个阻抗点的当前阻抗值，Z0是所述Smith 圆图归一化参考阻抗，Γ_i是所述第i个起始阻抗值当前对应的反射系数。

根据本发明的再一方面，，所述多个电路元件包括电阻、电容、电感和传 输线；所述以串联和/或并联方式相连的多个电路元件包括：串联电阻、并联 电阻、串联电容、并联电容、串联电感、并联电感、并联开路枝节、并联短 路枝节、串联传输线；

所述控制模块还包括：取消子模块。

根据本发明的一个方面，所述控制面板模块根据用户每次选择的电路元 件，组成多个电路结构的电路单元。

根据本发明的另一个方面，所述显示模块进一步用于显示多个起始阻抗 值在通过不同电路元件后输入阻抗值在Smith圆图的运动轨迹。

根据本发明的再一个方面，所述显示模块进一步用于：