[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

摘要

本发明公开了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，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。

主权项

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Ain为：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Aq为：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Zin：Za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Zq：Zc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：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，|Ain|表示端口2在A矩阵中的行列式，即|Ain|＝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Γin：对式(6)根据传输线理论得到端口2的电压驻波比VSWR：|Γin|表示反射系数Γin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：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，ωi表示采集的天线阻抗数据中第i个角频率，ReZc表示同轴电缆的特性阻抗实部，ReZa表示天线阻抗实部。