专利名称：一种双频阻抗匹配网络的制作方法
技术领域：
本发明属于无线通信技术领域，尤其是涉及一种能够支持多个频段工作的双频阻抗匹配网络。
背景技术：
信号或者电能在传输的过程中，为了实现信号的无反射传输或最大功率的传输，要求电路连接实现阻抗匹配。阻抗匹配关乎着系统的性能，电路实现阻抗匹配可使系统的性能达到约定准则下的最优。
阻抗匹配的概念不仅适用于强电领域，也适用于弱电领域；不仅适用于模拟电路，也适用于数字电路；不仅适用于低频、低速电路，也同样适用于高频、高速和微波电路。阻抗匹配常见于各级放大电路之间放大电路与负载之间；信号的传输电路之间；测量仪器与被测电路之间天线与接收机或发射机与天线之间，等等。如果信号传输电路之间不能做到阻抗匹配，其输出功率就不能全部送到负载上，信号还会产生失真，甚至造成电路元器件的损坏，尤其在高频和微波电路中，经电路传输的能量会反射回来，产生驻波，严重时会引起馈线的绝缘层及发射机末级功放管的损坏。随着电子技术的发展，尤其是在现代高速电路的设计过程中，传输电路的阻抗匹配也是一项非常重要的工程技术指标，可实现高速变化的信号完整传输，因此阻抗匹配网络的设计成为电路设计中不可忽视的重要组成部分。现有技术中，阻抗匹配网络是微波低噪声放大器、功率放大器、功率分配器和天线等微波器件的关键电路部分，其作用在于减少反射损耗，提高功率传输效率，提高相关电气性能。当前随着越来越多的通信制式和移动通信标准不断涌现和共存，微波射频系统越来越趋向于多频化，即能够同时支持多个频段的不同通信标准的工作，这也要求其中的微波组件能够多频化应用，而多频的阻抗匹配网络的研究非常关键。目前在双频阻抗匹配网络方面已经提出了多种方案，例如以下几种
1、用两段特性阻抗不同而长度相同的传输线级联，在两个频点实现从实数阻抗到实数阻抗的匹配；
2、用一段传输线和一个终端短路的短截线相级联，可在两个频点实现实数阻抗之间匹
配；
3、用两段不同长度不同特性阻抗的传输线级联，在两个频点实现从频率不相关的复数阻抗到实数阻抗的匹配；
4、用三段不同长度不同特性阻抗的传输线级联，实现一个频率相关的复数负载在两个频点上到实数阻抗的匹配；
5、用两段传输线和一个两节的阶梯阻抗短截线，实现频率相关复数负载的双频匹配。6、用两段传输线和二者之间的一个短截线级联也可实现频率相关复数负载的双频匹配。
但现有的双频阻抗匹配网络中有的方案尺寸较大，有的方案总长度较长，基本都存在着体积较大的缺陷。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了由并联传输线和短截线组成的微波双频阻抗匹配网络，该匹配网络能够针对特定的频率相关复阻抗，在两个频点附近实现到实数阻抗的匹配。为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案
一种双频阻抗匹配网络，设置在射频源和负载之间，由并联传输线结构和短截线级联构成，所述并联传输线结构包括两条相互并联的传输线，本网络在射频源和负载之间实现双频阻抗匹配。为了实现阻抗匹配，必须根据需要匹配的两种频点fl、f2和负载的参数，运算出本网络中各电路参数，本发明的具体电路参数提取过程如下·
如果给定各传输线和短截线的特性阻抗和电长度，我们可以推导出接入该匹配网络后的两点处的输入导纳Yinl和Yin表达式。并联传输网络中每条传输线的二端口网络Y矩阵为
r 「_JYni CSC Θ,
K = J 0! ! J 02 1 = 1,2(I)
其中Ytll, Ytl2, θ17 θ2，分别是两条传输线的特性导纳和电长度；
两条传输线的输入端和输出端都作了电气连接之后，总的二端口 Y矩阵为
FFl = Tfl+fF I = "^u =co^ 1J (IfllCSCOl +FoaCSCQ2)
+COte3) J
设Jf3 = = JBa，If1 = F33 = jBB，得到
Fm=^1-—Mb— = ^ +-^--(3)
+ jBs + Gl + jB￡
Yinl为输入导纳，Yinl的实部和虚部分别为
^ Φι
和
Oσ , -^1( + )
⑶
为实现在两个频点处的阻抗匹配，必须在两个频点上都使得Yinl的实部等于Ytl:
Gm(^) = F0 I =1,2(6)
通过数值方法或优化方法，从这两个方程中提取出并联传输线结构的电路参量，包括Zl, %，Z2和I，然后通过公式(5)计算输入电纳Silll在两个频点的值；
通过短截线提供电纳，使得该电纳在两个频点上将电纳!补偿抵消掉，使得输入导纳等于Yci,实现匹配；对于开路短截线和短路短截线，其电纳为
权利要求
1.一种双频阻抗匹配网络，设置在射频源和负载之间，其特征在于由并联传输线结构和短截线级联构成，所述并联传输线结构包括两条相互并联的传输线，本网络在射频源和负载之间实现双频阻抗匹配。
2.根据权利要求I所述的双频阻抗匹配网络，其特征在于，为了实现阻抗匹配，必须根据需要匹配的两种频点H、f2和负载的参数，运算出本网络中各电路参数，所述具体电路参数提取过程如下 根据各传输线和短截线的特性阻抗和电长度，能够推导出接入该匹配网络后的两点处的输入导纳Yinl和Yin表达式，并联传输网络中每条传输线的二端口网络Y矩阵为
3.根据权利要求I或2所述的双频阻抗匹配网络，其特征在于所述短截线为短路短截线。
4.根据权利要求I或2所述的双频阻抗匹配网络，其特征在于所述短截线为开路短截线。
5.根据权利要求2所述的双频阻抗匹配网络，其特征在于所述数值方法包括牛顿法，所述优化方法包括遗传算法。
全文摘要
本发明公开了由并联传输线和短截线组成的微波双频阻抗匹配网络，该匹配网络能够针对特定的频率相关复阻抗，在两个频点附近实现到实数阻抗的匹配。本发明提供的双频阻抗匹配网络，设置在射频源和负载之间，由并联传输线结构和短截线级联构成，所述并联传输线结构包括两条相互并联的传输线，本网络在射频源和负载之间实现双频阻抗匹配。本发明中的三条传输线由于可以并排设置，所以电路紧凑，充分节约线路排布空间，电路总长度较小。本发明设计合理，具有较大的设计自由度和适应性，适用的两个频点之间的频率比值大，能够适应各种不同的负载情况，应用范围广泛。
文档编号H03H11/28GK102938640SQ20121041504
公开日2013年2月20日 申请日期2012年10月26日 优先权日2012年10月26日
发明者崔萌萌, 刘云 申请人:南京信息工程大学