[发明专利]一种基于复数阻抗匹配的零反射网络

说明书

本发明公开了一种基于复数阻抗匹配的零反射网络，其输入为复数阻抗且输出为标准50欧姆端口阻抗，零反射网络包括：N级依次串联连接的匹配电路，以及与N级匹配电路并联连接的阻性元件；匹配电路用于将输入的复数阻抗在通带内变换至端口阻抗与阻性元件的并联阻抗值，在阻带变换至趋于无穷大；阻性元件用于将带外产生的无穷大阻抗进一步变换至匹配状态且将吸收的反射信号耗散，从而实现了输出端口在全频段内均无反射信号；其中，N表示匹配电路的个数，取值为大于等于1的正整数。本发明通过复用带内匹配网络中最后一级的电容器件作为阻抗变换器，首次实现了复数阻抗输入的零反射网络，在全频段内均满足阻抗匹配条件，消除了输出端口的反射信号。

技术领域

本发明属于阻抗匹配技术领域，更具体地，涉及一种复数阻抗匹配的零反射网络。

背景技术

有源电路是无线通信链路系统不可或缺的重要部分，如射频放大单元可实现对输入信号的低噪声放大或高功率放大。但传统的有源电路仅能在通带内进行复数输出阻抗的匹配，导致在与链路中其他器件级联时，阻带的多重反射信号重新注入到有源电路中，恶化其稳定性，降低链路系统性能等问题。

另一方面，国内外研究学者已针对带通滤波器提出了多种反射信号吸收电路，如2011年Matthew A.Morgan等人基于奇偶模等效电路对称对偶结构提出的微带零反射滤波器，2017年Roberto Gómez-García等人基于传递函数互补提出的双工架构零反射滤波器，2020年Xiaohu Wu等人基于多级耦合线结构提出的零反射梳状线滤波器。但上述反射吸收电路仅适用于输入输出端口均为50欧姆实数阻抗的滤波器电路，无法应用于具有复数输出阻抗的射频放大电路中。因此，研究基于复数阻抗匹配的零反射网络，实现全频段的输出阻抗匹配，消除级间反射信号具有重要意义。

图1为传统的有源电路，可由前级晶体管电路和输出匹配网络构成，典型的输出匹配网络可实现通带内复数阻抗的匹配变换，但未匹配的阻带输出阻抗使得多重反射信号被重新注入到有源电路中，恶化其稳定性。

综上所述，现有射频有源电路的输出匹配网络仅能完成通带内的阻抗变换，导致阻带存在多重反射信号，恶化其稳定性。而现有的反射信号吸收电路仅适用于标准50欧姆实数阻抗端口，对于有源电路的复数输出阻抗无法实现反射吸收。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于复数阻抗匹配的零反射网络，旨在解决现有的阻抗匹配网络仅能实现通带内的阻抗匹配，无法实现全频段的输出阻抗匹配，导致存在多重阻带反射信号的问题。

本发明提供了一种基于复数阻抗匹配的零反射网络，其输入为复数阻抗且输出为标准50欧姆端口阻抗，零反射网络包括：N级依次串联连接的匹配电路，以及与N级匹配电路并联连接的阻性元件；匹配电路用于将输入的复数阻抗在通带内变换至匹配的阻抗，并在阻带内变换至趋于无穷大；阻性元件用于将带外产生的无穷大阻抗进一步变换至匹配状态且将吸收的反射信号耗散，从而实现了输出端口在全频段内均无反射信号；其中，N表示匹配电路的个数，取值为大于等于1的正整数。

本发明提供的零反射匹配网络用于将输入的复数阻抗在通带和阻带内均变换至匹配的阻抗，实现输出端口在全频段内均无反射信号，而传统匹配网络仅能对通带信号进行匹配，在输出端口处存在多重阻带反射信号。

其中，当N取1时，为单级匹配电路，可在单个带内频率处实现最佳阻抗匹配效果，当N＞1时，可在多个带内频率处具有最佳阻抗匹配效果，实现通带带宽的拓展。

更进一步地，匹配电路包括：设置在前级的匹配单元，以及设置在后级且复用的阻抗变换器；匹配单元用于实现通带内的复数阻抗匹配；阻抗变换器被复用并在带外产生趋于无穷大阻抗，无穷大阻抗通过阻性元件变换至匹配状态，并通过阻性元件将吸收的反射信号耗散。

更进一步地，匹配电路将通带内的复数阻抗匹配至所述输出端口阻抗与阻性元件的并联阻值，以实现通带内信号的阻抗匹配。