[发明专利]一种用于谐振增强型宽带阻抗匹配电路的匹配方法

摘要

本发明公开了一种谐振增强型宽带阻抗匹配电路和匹配方法。匹配电路由与初始电路依次级联的阻抗变换网络和谐振补偿网络组成；所述阻抗变换网由并联的电阻Z1和阻抗Z2组成；所述谐振补偿网络由串联的阻抗Z3‑Z4组成。所述阻抗Z1、Z3‑Z4用微带线实现。所述阻抗变换网络的参数由所述初始电路低频端匹配条件决定；所述谐振补偿网络的参数由所述初始电路高频端匹配条件决定。匹配方法首先接入阻抗变换网络，调节其参数使低频端匹配；然后接入谐振补偿网络，调节其参数使高频端匹配。它弥补了传统单纯使用集总参数或分布式参数补偿技术的不足，可以方便实现所需频率带宽下的匹配电路，实现宽带阻抗匹配。

主权项

1.一种用于谐振增强型宽带阻抗匹配电路的匹配方法，其特征在于：所述的谐振增强型宽带阻抗匹配电路，由与初始电路依次级联的阻抗变换网络和谐振补偿网络组成；所述阻抗变换网络用于低频匹配扩展，由并联的电阻Z1和阻抗Z2组成；所述的阻抗变换网络电阻Z1和Z2的值由ABCD传输矩阵方法确定；所述谐振补偿网络用于高频匹配扩展，由串联的阻抗Z3‑Z4组成，所述的谐振补偿网络阻抗Z3和Z4值由ABCD传输矩阵方法确定,所述阻抗Z2、Z3‑Z4用微带线实现；具体包括以下步骤：步骤1：绘制反射曲线：测量初始电路的散射参量，计算其反射系数，画出史密斯圆图上的初始电路的反射曲线(3)和史密斯圆图上的‑10dB反射系数圆(4)，并将测试出的散射参量转换为ABCD传输矩阵，散射参量S参数与ABCD传输矩阵的关系为：其中Z0为特征阻抗；步骤2：判断所述史密斯圆图上的初始电路反射曲线(3)的低频端是否落入所述史密斯圆图上的‑10dB反射系数圆(4)内，如果是，转向步骤4；如果否，转向步骤3；步骤3：接入所述阻抗变换网络,调节所述阻抗变换网络的元件参数，使经过阻抗变换网络匹配后的史密斯圆图上的电路反射系数曲线(9)的低频端(10)落入‑10dB反射系数圆(4)内，实现低频阻抗匹配；步骤3的具体实现为：根据阻抗变换网络的电路形式，计算出阻抗变换网络的ABCD传输矩阵：其中R为电阻Z1的阻值，l、W、t、h、εr分别为微带传输线Z2的长度、宽度、金属厚度、基板厚度和介电常数；阻抗变换网络中R、l、W、t、h参数通过求解迭代优化程序获得；根据步骤1中得出的电路初始ABCD传输矩阵参量，将其与阻抗变换网络的ABCD传输矩阵级联，则级联后整体电路的传输矩阵表示为：将计算得到的结果转化至散射参量的史密斯圆图，并进行后续步骤；步骤4：判断史密斯圆图上的经过阻抗变换网络匹配后的电路反射系数曲线的高频端(11)是否落入‑10dB反射系数圆(4)内，如果是，转向步骤5；如果否，转向步骤6；步骤5：接入所述谐振补偿网络,调节所述谐振补偿网络的元件参数，使史密斯圆图上的经过阻抗变换网络和谐振补偿网络匹配后的电路反射系数曲线(16)的高频端(18)落入所述史密斯圆图上的‑10dB反射系数圆(4)内，实现高频阻抗匹配；转向步骤6；步骤5的具体实现为：在上述阻抗变换网络的基础上进一步接入谐振补偿网络，针对高频端进行阻抗匹配；微带传输线Z3和Z4的ABCD矩阵分别为：采用步骤3中阻抗变换网络的ABCD矩阵计算方法，计算出微带传输线Z3和Z4的ABCD参量，将谐振补偿网络的等效ABCD矩阵表示为：然后计算出接入谐振补偿网络后整体电路其等效ABCD传输矩阵，其表示为：将计算得到的结果转化至散射参量的史密斯圆图，并进行后续步骤；步骤6：判断史密斯圆图上的经过阻抗变换网络和谐振补偿网络匹配后的电路反射系数曲线(16)是否全部落入所述史密斯圆图上的‑10dB反射系数圆(4)内；如果是，转向步骤8；如果否，转向步骤7；步骤7：调节所述阻抗变换网络和谐振补偿网络的参数，使史密斯圆图上的经过阻抗变换网络和谐振补偿网络匹配后的电路反射系数曲线(16)全部落入所述史密斯圆图上的‑10dB反射系数圆(4)内；转向步骤8；步骤7的具体实现为：通过步骤5中整体电路的ABCD传输矩阵矩阵，计算出匹配电路的谐振频率f0，其求解方法为：通过迭代优化程序，得到微带传输线Z3，Z4的优化参数；迭代收敛条件可以设为：f0的值等于反射系数的史密斯圆图中的高频端频率；步骤8：匹配结束。