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1、第47卷第5期武汉大学学报(理学版)V.1.47No.三2001年10月I.WuhanUniv.(Nat.Sci.Ed.)Oct.2001541^544文章编号0253-9888(200005-0541-04宽带天线阻抗匹配网络的设计高火涛，侯杰昌，杨子杰，石振华(武汉大学电子信0,学院，湖北武汉430072)摘要给出了一种处理宽带天线双端匹配的改进实频法.该方法将匹配网络输入阻抗的实部近似用对数坐你中的若干直线段表示，简化了相位函数的计算.降低了功率增益传输函数的非线性.结合实际天线进行了宽带匹配网络的设计和计算，结果表明文中所述方法的正确性.关健词:天线;宽带匹配网络;实频法;网络
2、综合中用价奏号，TN眨.8女傲坛识码.A0引言1天线/发射机双向匹配的基本原理天线作为发射或接收电磁波的设备，匹配的好无耗匹配网络的作用就是将发射机的信号坏直接影响天线的驻波比(SWR)和夭线的效率，甚E,(w)按某种传输特性传输给天线.图1中.Z,(Jw)至决定着天线的成败.实频法是优化宽带匹配网络和Z,(jw)表示随频率变化的复阻抗.的一种有效方法[1121.该方法先将待设计的匹配网一般地，将匹配系统的传输功率增益TPG定络用它的阻抗函数来表示，整个系统的增益特性用义为负载(夭线)吸收的平均功率P;。与信源(发射这个待测的阻抗函数和负载的实频数据以简单的函机)平均资用功率P,.之比
3、数形式表示出来，无需给定匹配网络的拓扑结构，通710,1_I'm(1一}P212)(1一一r一“)(1)过优化传输功率增益TPG(TransducerPower尸{1一PIP,I2Gain)，并在求得匹配网络策动点阻杭函数的同时综合出匹配网络的拓扑结构但由于匹配网络的TPG为优化变量较强的非线性函数，且它们之间没几乙有明显的表达式相联系，不易充分发挥梯度优化法.(如共扼梯度法)收敛快的优势.造成上述问题的主要原因在于TPG中相位函数的计算.针对这一间题，本文对优化天线匹配网络的实频方法进行了一图1天线匹配网络等效电路些改进.与传统实频法不同的是，这里将匹配网络其中，尸是向负载方向看去的
4、反射系数;尸:是当匹策动点服抗Z,(J.)=R,(m)+IX,(w)的实部R,(w)配网络输入端接信源戴维南等效内阻抗ZR(J-)时，网络输出端的反射系数，且近似表示为对数坐标中的折线式R,(0)，通过构造一个相移函数，找到R。与相位函数的关系，从而降厂，_ex。厂，2，二(w)-I导华w奥二孕李二奥(，)丫办7m)一GA卜)m)低了TPG对优化变量的非线性，简化了相位函数式中，Z,(j.)为匹配网络输出端接1几电阻时匹配的计算，缩短了TPG的优化时间.2001-04.12国家863计划海洋领域重大项目资助(818-01-02)高火涛(1964-)，男，博士生，现从事电磁场理论与工程应
5、用研究武汉大学学报(理学版)第村卷网络的输入策动点阻抗;0'(w)是相位函数，且为cxp(I3)+d石一艺R,C(w)(12)exp(月)一。Z,(jw)的隐函数.设优化的目标函数为其中，OF,(w)是Or,(w)的折线对应式对任意的频率点。，系数C(w)可通过希尔伯特变换得到:]一Ell一了’(、)!2(3)补1exp(口)+田G(w)d口为使TPG成为优化变量的弱非线性函数，在一2兀(口，一。_)exp(口)一ro此将Z,(jw)的实部R,(w)用一组离散点位于对数坐(33)标中In(.0,In(-0,---IIn(-S)的折线R,(fl)近似除了。-=exp(fl,-,)(w(e
6、xp(a,)=w,外、上面的表示(如图2).积分可利用辛普生积分法求得.当。E仁miL,w,]R,(n)t时，上面的积分可改写成F(。)一E;(w)C:(w)=(1生〕2n(0一几-)才.R:其中RaRS.....ER(15)枯一R“F;(w，一丁n_1InIexp(d3)+wldfE(。)一{n_.InIexp(f2，十。Idf3(16)门)月口口Jn,n,门乍F,(w)仍然可以利用辛普生积分法求得.而由于积图2R,的折线对数坐标图N分E,(w)存在积分奇点，在此利用积分中值定理对尺q(。)一艺RA(口)<4)之进行积分运算，一I定义。为归一化频率，口为。对数频率，且O,R，及EA.
7、).-2((w一w,-)·叭十叭_A.M)之间的关系如下(5)[In}。一。一:1一I]+习二In(w)(6)(w,一。)[Inlw，一。{一1])(17)R，二In[R,(w,)](7)若。=w;一或。=w,，则有R二In[R,(w,)〕一In[凡(wi-,)]E,(w,-,)二E,(w)i二2，3，⋯，N2(wi一w,_)A,(n)=1(8)[]n}w,一a、-c!一1](18)(w,+.r-)了0口<口_1由前面的关系可求得R,(w)在各
