宽带匹配网络
高频电子技术6.ppt

高频功放:将高频信号进行功率放大的电路,实质是在输入 高频信号的控制下,将电源的直流功率转变成高频功率。
主要功用: 放大高频信号, 以高效率输出大功率,并且尽量保 证非线性失真小。
分类:低频功放:甲类(3600导通,效率50%) 乙类(1800导通,效率78.5%) 甲乙类(大于 1800导通,效率75%)
欠压状态。电压利用率低但可变, 临界状态。 A点在临界饱和线上;
临界状态时的负载电阻 记为:ROPT。
过压状态 A点在饱和区;
Rp 斜率gd 谐振放大器的工作状态由欠压 过压 逐步过渡。
临界
U,I Ic1m Ic0
o 欠压
U cm
P,
临界 过压 Rp
o
ROPT
欠压
Pd P0
Pc 临界 过压 Rp ROPT
6.1 高频功率放大概述
因为工作频率很高,相对频带却很窄,因此一般 都采用选频网络作为负载回路,工作状态选用丙 类、丁类。对于需要在很宽的范围内变换工作频 率的情况,还可采用宽带高频功率放大电路,它 不采用选频网络作负载,而是以频率响应很宽的 传输线变压器作负载。由于受功放管的限制,单 个功率放大电路输出功率是有限的,在大功率无 线电信号发射装置中,采用功率合成技术来增大 输出功率。
结论: 随着负载的增大,电路的工作状态经历了从欠压状
态到临界状态又到过压状态的变化 ; 临界状态:效率与输出功率最佳,是谐振放大器的
最佳工作状态; 欠压状态:效率低,恒流源; 过压状态:效率高,损耗小,恒压源。
图6-12 谐振功率放大电路的测试电路
例6.1 某高频谐振功率放大电路工作于临界状态,输出 功率为15W,且UCC=24V,导通角θ=70°,ξ=0.91。试 问:
天线宽带匹配网络的设计与计算方法

1999 年12 月第26 卷第6 期西安电子科技大学学报JO U RNAL O F X I D I A N UN I V ERS I TYD e c. 1999Vo l.26No. 6天线宽带匹配网络的设计与计算方法孙保华, 周良明, 肖辉(西安电子科技大学天线与电磁散射研究所陕西西安710071)摘要: 讨论了宽带匹配CA D技术中常用的两种方法——直接优化法和实频数据法, 并设计了计算软件, 着重研究它们在天线宽带匹配中的应用. 提出了综合使用两种方法的思想, 结合实际天线进行了宽带匹配网络的设计和计算, 并与实验测试结果进行比较, 得到满意的匹配结果.关键词: 天线; 宽带匹配网络; 直接优化法; 实频数据法中图分类号: TN 82218文献标识码: A 文章编号: 100122400 (1999) 0620793205On the de s ign of broa dban d m a tch i n g n e twork s f or an tenna sS U N B a o2h u a , Z H OU L ia n g2m in g , X IA O H u i(Re se a rc h I n s t.o f A n t e nna a nd Ele c t r om a g n e t i c Sc a t t e ring , Xid ia n U n iv. , Xi′a n710071, C h i na )A b strac t: Tw o m e t ho d s fo r th e b ro a dband m a tch ing ne t w o rk CA D, D irec t O p t i m iza2t i o n M e t ho d and R ea l F requency M e t ho d, a re d iscu ssed, w ith em p h a sis o n th e i r app lica2t i o n s to th e an tenna b ro a dband m a tch ing p ro b lem s. So f t w a re s a re de s igned and a newtech n ique w h ich u se s bo th th e tw o m e t ho d s sequen t l y a re p re s en ted. T h e n ,by u sing th em ea su red inp u t i m p edance da ta o f an an tenna g iven in th is p ap e r, th e de sign o f a b ro ad2band m a tch ing ne tw o rk is accom p lish ed. A com p a r iso n o f th e th eo re t ica l and m ea su redre s u lt s ind ica te s th a t th e m a tch ing re s u lt s a re sa t i sfac t o ry.Key W ord s: a n tenna; b ro a dband m a tch ing ne t w o rk; d irec t op t i m iza t i o n m e t ho d; rea lf r equency m e t ho d随着通讯技术的不断发展, 在短波和超短波波段, 自适应快速跳频、选频等先进技术已被广泛采用. 在这种情况下, 利用“天调器”进行调谐匹配的窄带天线往往不能满足要求, 因此迫切需要性能优良的宽带天线.获得天线宽带特性有多种方法, 如采用宽带振子、天线电阻性加载等技术. 在天线尺寸限制的情况下, 采用天线宽带匹配网络就是实现天线宽带特性的一种有效方法. 必须指出: 任何一种获得天线宽带特性的方法, 都要以某种代价来换取, 或者是牺牲增益, 或者是采用较大的天线体积尺寸.始于60 年代的宽带匹配网络CA D技术[ 1~3 ] 应用于天线设计已引起人们的重视[ 4~6 ]. 其中直接优化法和实频数据法可以根据给定或实测的负载阻抗离散值进行网络优化设计, 这对天线宽带匹配网络设计和计算尤为适用, 因为天线的阻抗往往难以解析表示, 但可以实测得到.1基本概念天线宽带匹配网络一般指的是在较宽的频带内, 能够实现信号源到天线转换功率最大的一种耦合收稿日期: 1998212209基金项目:“八五”国防预研项目( 19121513)作者简介: 孙保华( 19692) , 男, 西安电子科技大学博士生.12.794西安电子科技大学学报第26 卷网络. 对于这样的网络, 必须具有如下特点: (1) 输出端与负载端有良好的匹配; (2) 输入端的反射尽可能小; (3) 网络本身无耗或低耗. 图1 所示即为包含宽带匹配网络的模型. 图中r g 为信号源内阻, Z a 为天线输入阻抗, N 表示天线宽带匹配网络, 它一般是由电容、电感和理想阻抗变r g换器组成的无耗互易二端口网络~研究天线宽带匹配网络, 通常使用的能够表征匹配的参Ug量主要有转换功率增益和电压驻波比.Z cZ 111�宽带·匹配网络Z aNZ q2 转换功率增益定义为负载得到的平均功率和信号源能够给出的最大平均功率之比[ 7 ] , 公式表示为图1 天线系统模型G =P , (1)P av式中P 为负载得到的平均功率, P av 为信号源能够给出的最大平均功率, 即信号源资用功率.工程中通常使用的信号源阻抗和馈线特性阻抗为50 8. 图1 所示的天线系统, 在端口1 有R = , (2)式中# =50.图1 所示天线系统中, 考虑到宽带匹配网络是一个无耗互易二端口网络, G 和R 存在如下关系:R =1 + (1 - G ). (3)1 - (1 - G ) 122直接优化法和实频数据法211直接优化法实用当中, 宽带匹配网络的元件个数一般不超过6 个[ 5 ]. 对6 个元件以内的L C 网络可分为T 型和0 型两种结构形式, 对每一个支节约定如下:(1) 短路不作为并联支路.(2) 开路不作为串联支路.(3) L C 串联不作为并联支路.(4) L C 并联不作为串联支路.这样, 6 个元件以内的网络形式总共有78 种.参看图1, 在端口1, 有R (Ξi )= , (4)其中# (Ξi )= , i = 1, 2, ⋯,M . (5)Ξi 为选定的带内M 个频率点, Z 11 (Ξi )为馈电端口看去的阻抗值.由式(4)、(5) 可看出, R (Ξi ) 和 # (Ξi )的变化规律是一致的, 即为了使得带内R 最小, 可以通过优化带内 # 最小得以实现. 而使用后者较为方便, 故目标函数选为ME (p 1 , p 2 , p 3 ) = ∑W (Ξi ) # (Ξi ) 2 = 最小, (6)i= 1其中p 1 , p 2 , p 3 分别代表T 型或0 型网络各个支节上的电容、电感元件值; W (Ξi )为加权函数, 可以使用指数加权、平均加权等多种形式, 1. 指数加权函数为W (Ξi ) =[R (Ξi ) ]e R (Ξi ) ≥v ,(7) v 和e 为指定的两个常数. 这里使用加权函数的目的是: 不同问题选择合适的加权函数, 可以改善优化计q q qq ( ∞ 第 6 期 孙保华等: 天线宽带匹配网络的设计与计算方法795算的收敛速度和优化结果.由于目标函数 E (p 1 , p 2 , p 3 ) 是可导函数, 优化计算可以采用多 �种方法. 计算表明, 采用B F G S 优化算法, 收敛速度快, 且稳定性也较 好.T 01∶K在直接优化法设计的网络中, 引入一个给定变换比的阻抗变换 Z a器, 如图 2 所示. 图 2 中的 1∶K 表示阻抗变换器的变换比. 这样, 依据以上原理编程, 通过一个程序即可完成 78 种网络的直接优化 宽带 ·· · 匹配网络设计.212 实频数据法参看图 1, 从端口 2 看去的阻抗函数记为 Z q (s ) , 称为策动点阻 抗函数. 在复平面内有图2 T 型和0 型网引入阻抗变换器Z q (s ) s = j Ξ= Z q ( j Ξ) = R q (Ξ) + j X (Ξ) .(8)若 Z q (s ) 为最小虚部函数, R q (Ξ) 和 X q (Ξ) 满足[ 6 ]R q (Ξ) = R q (∞) - 1∞X q (Κ)d Κ ,X q (Ξ) = 1Π∫- ∞ Κ- Ξ R q (Κ) d Κ ,(9)Π∫- ∞ Κ- Ξ 上式称为 H ilbe r t 变换对. 利用此式, 求解 Z q (s ) 只需要找到 R q (Ξ) 和 X q (Ξ) 中的一个即可.在端口 2, G 可以表示为G =4 R q (Ξ) R a (Ξ).(10)[R q (Ξ) + R a (Ξ) ]2 + [X q (Ξ) + X a (Ξ) ]2实频数据法 (R FM ) 的基本思想是: 利用优化算法, 寻找待求的 R q (Ξ) , 使得带内G 最大最平坦; 再由 找到的 R q (Ξ) 求解 Z q (s ) , 最后根据 Z q (s ) 综合出网络元件值. 为此优化计算中目标函数选取为ME =∑ (G- G (Ξi ) ) 2 = 最小 ,(11)i = 1式中的 G 0 称为参考 G , 为 0~ 1 之间的常 数. 计算过程中, 不同的问题选择不同的 G 0 可以得到最佳的优化结果.R FM 具体实现步骤如下:(1) 用折线 R δ (Ξ) 逼近待求的 R q(Ξ). 尽 管式 ( 9) 给出了 R q (Ξ) 和 X q (Ξ) 的 相 互 变 换 关 系, 但 由 于 积 分 限 由- ∞ 到+ ∞, 利用式 (9) 对任意的 R q (Ξ) 和 X q (Ξ)进行相互换算很困难. 为此, 用折射 R δ(Ξ) 逼近待求的连续策动点电阻函数 R q (Ξ). 如 图 3 所示, 设 Ξ1 , Ξ2 , ⋯, ΞN 为频率轴上的N 个间断点, 简称断点频率.NR δ(Ξ) = R 0 + ∑ a k (Ξ) r k , (12)k = 1 图 3 折线 R δ (Ξ) 和待求 R q(Ξ)式中 R 0 = R δ(0) , r 1 , r 2 , ⋯, r n 为断点之间 R δ Ξ) 的代数差值. 利用插值公式求系数 a k (Ξ) , 有1 , Ξ ≥ Ξk ,Ξ - Ξk - 1a k (Ξ) =Ξk - Ξk - 1,Ξk - 1 < Ξ ≤ Ξk , (13)q利用式(9) 计算Xδ(Ξ), 得0, Ξ< Ξk - 1 .q q q =Ra796 西安电子科技大学学报 第 26 卷系数 b k (Ξ) 为b k (Ξ) =1 Π (Ξk - Ξk - 1 )NX δ (Ξ) =∑ bk(Ξ) r k ,(14)k = 1[ (Ξ + Ξk ) ln (Ξ + Ξk ) + (Ξ - Ξk ) ln (Ξ - Ξk ) - (Ξ + Ξk + 1 ) ln (Ξ + Ξk + 1 ) + (Ξ - Ξk + 1 ) ln (Ξ - Ξk + 1 ) ] .(15)将 R δ (Ξ) , X δ (Ξ) 及天线阻抗 Z a ( j Ξ) = R a (Ξ) + j X a(Ξ) 代入式 (10) 得 q q N4R a (Ξ) R 0 +∑ a k(Ξ) rkk = 1G NN2. (16)2R a (Ξ) + R 0 +∑ a k(Ξ) rkk = 1+ X a (Ξ) +∑ bk(Ξ) r kk = 1频带内取M 个频率点 (Ξi , i = 1, 2, ⋯,M ) , 并使这些频率点对应于给定的或实测的阻抗数据频率,称作抽样频率. 利用最小二乘法, 以式 (11) 为目标函数进行优化计算, 得到对应于最佳G 的 R δ (Ξ). (2) 有理函数 R ϖ (Ξ) 拟合折线 R δ (Ξ). q q折线表示的 R δ (Ξ) 往往不能用有限元件组成的网络实现, 为此还需要寻找这样的一个 R ϖ (Ξ) , 满足 q q(a ) Rϖ (Ξ) 能够用有限元件组成的网络实现; (b) R ϖ (Ξ) 拟合 R δ Ξ , 从而保证该网络 G 接近步骤 1 中 R δ Ξ 所能达到的最佳 G .q q ( ) R ϖ ( ) q ( ) q (Ξ) 可以采用有理函数形式, 即RϖA Ξ2 k. (17)q(Ξ) =1 + B 1 Ξ2 + ⋯ + B N Ξ2N该函数对应于工程上采用的 T 型网络结构. 设计结果发现: k = 0, 得到的网络为低通形式; 0 < k < N ,得到的网络为带通形式; k = N , 得到的网络为高通形式.(3) 计算 Z q (s ) 并综合网络.由 R ϖ (Ξ) 求解 Z q (s ) 可以采用盖维茨方法[ 6 ]; Z q(s ) 综合网络采用分式连除法. 以低通网络为例, 有 Z q (Ξ) =1 .(18)j Ξ C 1 +1j Ξ L 1 +1 ω +1R直接优化法和实频数据法相比较, 直接优化法原理简单、方法直观. 但针对预设的网络拓扑优化设 计, 如果网络拓扑选择不当, 可能导致最优解被排除在可行域之外. 笔者介绍的直接优化法, 可以枚举78 种工程常用的网络结构, 在一定程度上弥补了这一缺陷. 实频数据法中, 待设网络用其策动点阻抗函数表示, 从根本上克服了直接优化法的缺陷. 但由计算过程不难看出, 实频数据法的计算比较复杂, 且设 计得到的网络包含任意的比阻抗变换器, 往往会给实用带来一定的麻烦. 为此, 在实际设计时, 可以综合 使用两种方法, 即① 利用实频数据法设计宽带匹配网络, 该匹配网络包含一组抗变换器, 变换比为 1∶K 0.② 选定阻抗变换器, 其变换比为 1∶K , 且 1∶K 与 1∶K 0 较为接近, 同时工程实用中易于制作, 再 利用直接优化法进行二次设计, 网络形式与实频数据法相同.�L 3 设计与计算L 2Z一套筒天线, 在 f = 9~ 27 M H z 频带内 R ≤ 3, 具有良好的 宽带特性. 且在f = 3~ 9 M H z 频带范围内其驻波值很高, 实测时一般 R ≥ 10. 其电阻值很小、电抗很大, 为了覆盖整个短波频段, 就要求在f = 3~9 M H z范围进行匹配. 在这种情况下, 只有采用宽带匹配网络. 附加网络 C 1T ·L 1图4 网络结构第6 期孙保华等: 天线宽带匹配网络的设计与计算方法797由套筒天线在f = 3~30 M H z 阻抗实测值, 可以看出天线阻抗在f = 3~9 M H z具有小电阻、大容抗的特性. 根据测得阻抗直接设计宽带匹配网络难以达到R ≤310 的要求, 为此需采用一附加网络以利于匹配(见图4). 利用实频数据法设计宽带匹配网络, 网络结构如图4 所示, 元件值如表1. 可以看到, 该网络中使用了1173∶1 的阻抗变换器. 考虑到该阻抗变换器制作较为困难, 而7550 8 阻抗变换器已被广泛使用, 两者差别不大, 故选定K = 115∶1. 利用直接优化法设计宽带匹配网直接优但已满足设计图5R 曲线按直接优化法设计结果制作网络, 接入天线的底部,测试其驻波, 结果如图6 所示, 图中“·”表示计算值. 实测值和计算值相比较, 其变化规律一致性很好, 其数值也较为接近. 实测值低一些, 这是因为网络计算时, 假设元件为无耗, 而实际L , C 都是有耗的, 存在附加电阻造成的.4结论直接优化法和实频数据法作为宽带匹配网络CA D技术的两种常用方法, 因其具有不需要负载解析模型, 而直接根据给定或实测阻抗数据优化设计网络的特色, 应用于天线宽带匹配网络设计当中显得尤为方便和实用.另外综合使用两种方法, 取长补短, 能够改善设计结果.图6测试R 曲线同时必须指出: 宽带匹配网络的设计和计算与负载阻抗有密切关系, 并不是任意的天线阻抗都可以实现宽带匹配, 此时必须对天线采用适当的电阻加载或是设计一个附加网络, 使天线阻抗在频带内的变化相对均衡一些, 这样才能得到满意的匹配效果.参考文献:[ 1 ] B and l e r J W .O p t i m iza t i o n M e t ho d fo r Com p u te r A id D e s ign [J ]. IE E E T ran s o n M T T , 1969, 17 (8) : 30~39. [ 2 ] C a r l in H J. A N e w A pp ro a ch to Ga in B andw id t h P ro b le m [J ]. IE E E T ran s o n C ircu it and Sy s t, 1979, 24 (4) : 170~175.[ 3 ] C a r l in H J , Kom a ik J J. A N e w M e t ho d o f B ro a dband E q ua liza t i o n A pp lied to M ic r ow ave A m p lif i e r s[ J]. IE E E T ran s o n M T T , 1979, 27 (8) : 93~99.[ 4 ] R am ah i O M .T h e D e s ign o f a M a tch ing N e t w o rk fo r an H F A n tenna U sing R ea l F requency M e t ho d[ J]. IE E E T ran s o n A P , 1989, 37 (4) : 506~509.[ 5 ] L i S T. T h e D e s ign o f I m p e dance M a t ch ing N e t w o rk s fo r B ro a dband A n tenna [R ]. A D2A 187, 1987.[ 6 ] 黄香馥 1 宽带匹配网络[M ]1 西安: 西北电讯工程学院出版社, 19871120~158.[ 7 ] 陈惠开 1 宽带匹配网络的设计与原理[M ]1 北京: 人民邮电出版社, 1989141~98.(编辑: 郭华)。
30~512 MHz两级宽带功率放大器极间匹配设计

第6期2021年3月No.6March,20210 引言功率放大器作为现代电子微波系统的最末端,在迅猛发展的移动通信事业中越发凸显了其必不可少、不可替代的重要性。
功率放大器发展至今,广泛应用在各类通信领域,诸如手机、雷达、电台、干扰机等无线通信系统。
当前随着软件无线电技术的广泛运用,系统对功率放大器的带宽和输出功率提出了越来越高的要求,使得超宽带、大功率、高效率、高线性度的功率放大器应用前景极为广阔[1]。
本文以实际项目中用于电台的功率放大器设计为实例,集中讨论了宽带功放极间匹配设计过程。
主要设计指标要求为:(1)工作频段(Freq )为30~512 MHz ;(2)输出功率(Pout )≥80 W ;(3)效率(η)≥35%;(4)双音频率间隔200 kHz 时,三阶互调失真 (IMD3)≤-28 dBc 。
针对这些指标要求,采用两级功放管级联,设计了输入、级间和输出匹配网络,制作了宽带功放,具备高输出功率、高线性度、高效率以及小型化等特点。
1 电路设计一般情况下,针对多级功率放大器的设计方法是使每一级功率管输入、输出都匹配到50Ω,中间再加上一个π型网络,衰减部分射频信号以防止自激,最后级联组成多级放大器。
这样输入、输出分别需要同轴巴伦来完成宽带匹配。
这样的优势是每一级自成一体,方便调试,维修等也方便;同样的,其劣势也很明显,这样极大地限制了电路布局空间的小型化,同时级联时容易自激(一般选择添加π型电阻网络,衰减射频信号来解决自激),这样降低了放大器的输出功率和效率。
本两级宽带功率放大器设计在传统的宽带匹配电路基础上,保留驱动级功率管的输入匹配电路和末级功率管输出匹配电路,在驱动级功率管的输出处和末级功率管的输入处设计两级功放极间匹配所需要的阻抗变换。
通过使用同轴巴伦所用同轴电缆的阻抗和铁氧体磁芯,结合集总元件使这种极间匹配努力在全频带内实现最佳匹配。
横向扩散金属氧化物半导体场效应管(LDMOS )作为一种性价比很高的器件,自20世纪80年代应用以来一直在通信系统的固态功放中起着主导作用。
射频模拟电路答案

射频模拟电路答案【篇一:02如何快速入门电子技术】>作者:刘昆山众所周知,学习讲究方法,方法对了,事半功倍,越学越有味。
方法不对,耗时耗力,困难重重,且可能随时让你产生放弃的念头。
万事开头难,同样,学电子技术的关键在于入门,故电子初学者首先要解决的就是如何快速入门的问题。
针对此,本人在这里做一个简单的阐述。
学习电子技术必须注重“理论+实践”的方法。
如果只学理论知识而不动手操作,则收效甚微;如果只进行实践操作而不学习理论知识,效果也不明显。
因此,学好电子技术必须做到理论、实践同时学,即既进行理论知识的学习又进行实践动手能力的充分锻炼。
一、如何快速学理论知识很多电子初学者最头痛的一件事,就是学理论知识,有些朋友索性就避开理论不学。
可要知道,不学理论而只动手操作,就像“无源之水”、“无本之木”,是很难真正掌握电子技术。
要学好电子技术,必须学好电子基础理论知识。
看书是最基本的学习方法,但是看书往往费时费脑,且不容易入门。
请身边的朋友帮忙指点下,朋友不一定会倾其全心,即使想倾其全心,也不一定能倾其全力,因为他不一定有时间。
下面推荐四部视频教程,这里面涵盖了电子专业必修的电子基础理论知识:1、电路分析基础(电子科大)钟洪声主讲的视频教程;2、模拟电子电路设计(电子科大)曲建主讲的视频教程;3、数字电子基础(电子科大)金燕华主讲的视频教程;4、射频模拟电路全集(电子科大)杨玉梅主讲的视频教程。
有了这四部视频教程,任何人都可以自学入门电子技术,打下坚实的理论基础,为以后成为电子工程师提供基础理论知识和实践操作能力。
二、如何快速掌握实践动手能力我们都知道,光有理论不会实践、不会动手,学了等于白学。
那如何提高实践动手能力呢?很多电子爱好者为此非常困惑,下面我来为大家解决这个问题。
我们主张电子技术初学者最好用万能板焊接电子制作产品,因为这种电子制作的方法,不仅能练习焊接技术,同时还能提高识别电路图和分析原理图的能力,为日后维修、设计电子产品打下坚实的基础。
宽带匹配网络理论及应用研究

宽带匹配网络理论及应用研究宽带匹配网络理论及应用研究摘要:宽带匹配网络是一种重要的射频(Radio Frequency, RF)和微波(Microwave)电路元件,它在无线通信、雷达、射频模拟电路等领域有着广泛的应用。
本文通过对宽带匹配网络的原理、结构及其在相关应用中的研究进展进行综述,旨在为宽带匹配网络的设计与应用提供一定的参考。
关键词:宽带匹配网络;射频电路;无线通信;微波电路;雷达一、引言在无线通信系统中,信号的传输需要经过由天线、滤波器等组成的射频前端电路。
而射频前端电路的一个核心部分就是宽带匹配网络。
宽带匹配网络可以使射频前端电路与其他电路之间的阻抗进行匹配,从而实现能量传递和信号转换。
因此,宽带匹配网络的性能和设计对于整个射频电路的工作效果至关重要。
二、宽带匹配网络的原理宽带匹配网络的设计是为了实现在宽频带范围内的阻抗匹配,其原理主要基于阻抗变换理论。
在传输线理论中,电磁波在线路中传输时,会遇到特定的阻抗,而当阻抗不匹配时,会产生反射波。
通过在匹配网络中引入阻抗变换元件,可以实现信号的阻抗匹配,减小反射波的发生。
三、宽带匹配网络的结构宽带匹配网络的结构可以分为两种类型:串联结构和并联结构。
串联结构中,利用串联的传输线和变压器等元件来实现阻抗的匹配。
而在并联结构中,通过并联的电容、电感和变压器等元件来实现阻抗的匹配。
两种结构各有利弊,根据具体的应用场景选择合适的结构。
四、宽带匹配网络的应用研究宽带匹配网络在无线通信、雷达、射频模拟电路等领域都有着广泛的应用。
在无线通信系统中,宽带匹配网络可以实现发射端和接收端之间的阻抗匹配,提高信号质量。
在雷达系统中,宽带匹配网络可以实现微波信号的传输和接收,提高雷达系统的性能。
在射频模拟电路中,宽带匹配网络可以实现频率选择性放大和滤波等功能。
五、宽带匹配网络的挑战和展望宽带匹配网络在应用中还存在一些挑战,如:1. 带宽限制:在设计宽带匹配网络时,需要考虑到信号在整个带宽范围内的匹配情况,这对设计的要求提出了更高的要求。
手把手教你移动宽带路由器设置移动宽带路由器

移动宽带路由器设置移动宽带路由器如何设置,我们下面来看一个移动宽带路由器设置案例:移动宽带(铁通宽带),路由器应是:255.255.0.0(如图)图1移动宽带路由器设置【请保留版权,谢谢!】文章出自我爱方案网。
顺便告知:福建铁通宽带DNS光纤:首先DNS服务器218.207.130.118备选DNS服务器211.138.151.161ADSL:首选DNS服务器222.47.62.142备用DNS服务器222.47.29.93DNS设置的好处,TCP/IP连接速度更快些。
铁通宽带路由器TCP/IP设置如图:图2铁通宽带路由器设置在SOHO和中小型企业用户中,移动宽带路由器应用非常普遍。
对于一些网络新手来说,出现一些说明手册未涉及的故障,有时难以应付。
下面,笔者就一些常见的故障和问题进行分析移动宽带路由器设置,并提供解决方法。
一、移动宽带路由器线路不通,无法建立连接1.用网线将路由器的WAN口与ADSL Modem相连,电话线连ADSL Modem的“Line”口。
ADSL Modem与宽带路由器之间的连接应当使用直通线。
2.检查路由器LAN中的Link灯信号是否显示,路由器至局域网是否正常联机。
路由器的LAN端口既可以直接连接至计算机,也可以连接至交换机。
二、移动宽带路由器设置设置不正确查看手册找到路由器默认管理地址,例如,路由器默认IP地址是192.168.1.1,掩码是255.255.255.0,请将您的计算机接到路由器的局域网端口,可以使用两种方法为计算机设置IP地址。
1.手动设置IP地址。
设置您计算机的IP地址为192.168.1.xxx(xxx范围是2至254),子网掩码为255.255.255.0,默认网关为192.168.1.1。
采用小区宽带接入方式时,应当确保DHCP分配的内部IP地址与小区采用的IP地址在不同的网段。
2.利用路由器内置DHCP服务器自动设置IP地址。
1)将您计算机的TCP/IP协议设置为“自动获得IP地址”、“自动获得DNS服务器地址”。
低Q值匹配网络超宽带低噪声放大器设计

低Q值匹配网络超宽带低噪声放大器设计杜海明;仲继生;赵红梅;崔光照【摘要】提出了一种基于低Q值匹配网络的超宽带低噪声放大器( LNA)的设计方法。
该方法将LC滤波电路加入偏置电路中,以降低系统噪声同时调节匹配网络Q 值;通过选择合适的反馈回路,提高LNA的带宽并调节匹配网路Q值;利用匹配电路结构及优化的Q值,解决了放大器频带窄、噪声高、增益低的问题。
测试结果表明,在频段1.5 GHz~2.5 GHz内,其纹波特性低于1 dB,增益达到25 dB。
将实测结果与仿真结果相比较,验证了该设计方法的合理性,与传统LNA设计方法相比,采用低Q值匹配网络的设计方法结构简单、性能优越,具有广泛的应用价值。
%A novel LNA ( Low Noise Amplifier ) is proposed by using low Q value of matching network. The LC filtering circuit is merged in biasing circuit in order to reduce the noise of system and to monitor the Q value of the matching network in the design;By choosing the suitable feedback loop to raise the bandwidth of the LNA and to adjust the Q value of the matching network;By taking advantage of the structure of matching circuit and the optimization of the Q value,a few problems of Amplifier is settled down,such as the narrow bandwidth,the high noise and the low gain. The LNA is measured under the bandwidth of 1. 5 GHz ~2. 5 GHz, the ripple wave characteristic is lower than 1 dB,moreover the gain is 25 dB. The measured result is compared with the simulation result,it can be verified the design is reasonable. And the structure of the design method is simple and the performance is more superior,meanwhile the application is wide.【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】5页(P635-639)【关键词】低噪声放大器;匹配网络;低Q值;超宽带【作者】杜海明;仲继生;赵红梅;崔光照【作者单位】郑州轻工业学院电气信息工程学院,郑州450002;郑州轻工业学院电气信息工程学院,郑州450002;郑州轻工业学院电气信息工程学院,郑州450002;郑州轻工业学院电气信息工程学院,郑州450002【正文语种】中文【中图分类】TN722.3自从美国联邦通信委员会(FCC)2002年允许UWB在商业通信领域使用以来,超宽带技术凭借高速率、低成本、抗多径效应,一直是学者和工程师的研究热点。
射频功率放大器宽带匹配如何解决?这篇文章讲得够详细了

射频功率放大器宽带匹配如何解决?这篇文章讲得够详细了在很多远程通信、雷达或测试系统中,要求发射机功放工作在非常宽的频率范围。
例如,工作于多个倍频程甚至于几十个倍频程。
这就需要对射频功放进行宽带匹配设计,宽带功放具有一些显著的优点,它不需要调谐谐振电路,可实现快速频率捷变或发射宽的多模信号频谱。
宽带匹配是宽带阻抗匹配的简称,是宽带射频功放以及最大功率传输系统的主要电路,宽带匹配的作用是,使射频功率放大管的输入、输出达到最佳的阻抗匹配,实现宽带内的最大功率放大传输。
因此,宽带阻抗匹配网络的设计是宽带射频功放设计的主要任务。
同轴电缆阻抗变换器简称同轴变换器,能实现有效的宽带匹配,可以为射频功率放大管提供宽频带工作的条件。
同轴变换器具有功率容量大、频带宽和屏蔽性能好的特性,可广泛应用于HF/VHF/UHF波段。
1 方案设计同轴变换器及其组合是一种具有高阻抗变换比的宽带阻抗匹配网络,它能将射频功率放大管的较低的输入阻抗或输出阻抗有效匹配到系统的标准阻抗50 Ω。
同轴变换器设计方案多选用1:1变比形式、1:4变比形式及其组合形式。
1.1 同轴变换器原理同轴变换器是由套上铁氧体磁芯的一段同轴电缆或同轴电缆绕在铁氧体磁芯上构成,一般称为“巴伦”。
“巴伦”的结构如图1(a)所示,其等效电路如图1(b)所示。
同轴变换器处于集中参数与分布参数之问。
因此,在低频端,它的等效电路可用传统的低频变压器特性描述,而在较高频率时,它是特性阻抗为Zo的传输线。
同轴变换器的优点在于寄生的匝间电容决定了它的特性阻抗,而在传统的离散的绕匝变压器中,寄生电容对频率性能的贡献是负面作用。
当Rs=RL= Zo时,“巴伦”可以认为是1:1的阻抗变换器。
同轴变换器在设计使用上有两点必须注意:源阻抗、负载阻抗和传输线阻抗的匹配关系;输入端和输出端应在规定的连接及接地方式下应用。
在大多数情况下,电缆长度不能超过最小波长的八分之一。
为了。
华为路由 AX6 快速指南

12345二. 连线三. 设置上网下图为华为路由器常见的形态,仅供参考,请匹配您购买的实际机型进行连线。
本资料仅供参考,不构成任何形式的承诺。
快速指南手机连接路由器 Wi-Fi,Wi-Fi 名称请查看路由器底部铭牌,无密码。
下载智慧生活 App连接电源,网线接入路由器任意一个网口。
打开智慧生活 App,界面将自动弹出提示框,请按提示操作。
若未出现提示框,请点击界面中的“+”添加设备。
23根据界面向导完成配置。
路由器指示灯绿色常亮(部分型号为蓝色常亮)表示配网成功。
图示仅供参考,具体界面请以实际产品为准。
若您记得宽带帐号和密码:请直接输入。
情景一:自动获取 IP(您的网络配置无需输入宽带帐号和密码)。
情景二:宽带帐号上网(您的网络配置需要输入宽带帐号和密码)。
若您忘记了宽带帐号和密码:另取一根网线连接旧路由 WAN/LAN 自适应网口 或 WAN 口和新路由WAN/LAN 自适应网口 或 LAN 口,选择从旧路由获取。
联系宽带运营商获取宽带帐号和密码。
以外置天线路由器为例:常见问题2. 如何将路由器恢复出厂设置?将路由器接通电源,稍等片刻(待路由器完成启动),使用针状物按下路由器的 RESET 复位孔,并保持 2秒以上(部分型号请按下路由器的 RESET 键,并保持8 秒以上),指示灯熄灭后松开。
等待路由器重启亮红灯后,即已完成恢复出厂设置。
答:恢复出厂设置后,需要重新对路由器进行配置。
请确保智慧生活 App 版本为最新。
请确保路由器已连接电源,稍等片刻(待路由器完成启动)后重新扫描。
请确保手机连接上路由器的 Wi-Fi。
请确保路由器为全新或已恢复出厂状态。
建议配置路由器的手机与路由器之间不超过两堵墙。
1. 智慧生活 App 无法识别到路由器,怎么办?答:答:3. 如何与其他华为路由器级联组网?网线直连:使用网线将路由器的 WAN/LAN 自适应网口或 LAN口连接其他华为路由器(全新或已恢复出厂设置)的WAN/LAN 自适应网口或 WAN 口,无需其他操作,即可完成组网。
高强度聚焦超声换能器的宽带阻抗匹配_谭坚文

(2)
式中, F(s 2)=f ( s ) f ( s )=g (s ) g( s) h ( s) h( s) ; f ( s) 为 偶函数时 =1 , f ( s )为奇函数时 =1。
图1 Fig.1
简化实频法的单匹配问题 frequency technique
Single matching problem using simplified real
In high intensity focused ultrasound(HIFU) therapy system, the impedance matching
network should be designed between power supply and ultrasound transducer in order to realize maximum electrical power transmission. Impedance matching network based on passive components can realize exact matching, but the analytical design theory is quite complicated. In this paper, a broadband impedance matching network for the HIFU transducer is designed using simplified real frequency method. The transmission power gain(TPG) is optimized by Levenberg-Marquiardt algorithm to remain as 0.9 smoothly in the frequency band of 200kHz. The acoustic power measurement for HIFU transducer suggests that the broadband impedance matching with TPG optimization can broaden the transducer’s working frequency band effectively. Keywords : Ultrasound transducer, high intensity focused ultrasound, broadband impedance matching, simplified real frequency method, Levenberg-Marquardt algorithm
第5章-宽带IP网络

的每一个分组进行分类。
(4)队列调度器(Scheduler)
它主要是基于一定的调度算法对分类后的分
5.2.3
网络节点为了适配不同的网络速率及缓冲通
信的突发量,一般都设有排队机制(如图5-1所
图5-1 分组队列调度
(1)传统的先进先出(FIFO)队列
所有分组都进入同一个队列,先到达的分组 先接收服务。
② IP报文标签的产生和分配所需的网络拓扑 和路由信息则是通过现有的IP路由协议获得的, 不用进行2层地址和3层地址之间的转换就可以实 现IP地址和标签之间的映射。
5.5.2 MPLS
目前MPLS实现信令的方式可分为两类,一
类是标签分配协议/约束路由—标签分配协议
(LDP/CR LDP),它支持IP QoS,还考虑了
区分业务是由综合业务(Int-Serv )发展 而来的,它采用了综合业务分类思想,抛 弃了分组流沿路节点上的资源预留。区分 业务区域的主要成员有:核心路由器、边 缘路由器、资源控制器(Bandwidth Broker,BB)。区分业务模型的网络结构 如图5-2所示。
图5-2 区分业务模型网络结构
(4)分级的基于级别的排队(CBQ)
业务被分成不同级别,每种级别又可细分成 若干子级 (Sub-class)。
5.2.4 综合业务模型的优缺点
1
① 能够提供绝对有保证的QoS。
② RSVP在源和目的地间可以使用现有的路 由协议决定流的通路。
③ 设计综合模型开始的目的之一就是使得 QoS能够工作在单播和多播下。
2.QoS
互联网工程部(Internet Engineering Task Force,IETF)已经建议了很多服务模型和机制, 以满足QoS的需求。主要有:综合业务模型、区 分业务模型、多协议标签交换(MPLS)、流量 工程和约束路由。 IETF提出的Integrated Services/RSVP和 Differentiated Services是两种IP网络提供QoS的 模型。
匹配网络两种设计方法的对比研究

1 理 论 计 算
馈 电端 接 近 导 电 平 面 的 垂 直 开 路 单 导 线 天 线 是 垂 直 接
下 面 分 别 计 算 振 子 的特 性 阻 抗 、 减 常 数 和 相 移 常 数 。 衰
F g C Ⅳeo e itn eee tia e  ̄h i.2 u frssa c ・lcrc lln
- 画r R
2f
() 6
5 4 , i
“ 四 毒 。。 位 。
。。。
。。
良 脚
i
。心 。 。 。
。
谭1r 】 fR 【 一
天线 匹 配 网 络 , 天 线 获 得 调 谐 并 与 发 射 机 功 率 级 匹 配 。 使
为 使 发 射 机 和 天 线 实 现 匹 配 而 引 入 的 匹配 网 络 必 须 确 立 这 样 的 匹配 条 件 , 即匹 配 网 络 加 上 天 线 后 的输 入 阻 抗 Z = R+ b 须 满 足 : b尺 , =  ̄ b 必 R = ; 0 。其 中 R 、 分 别 为 输 入 电阻 Xb b b 和 输 入 电抗 ,; 发 射 机 输 出 阻 抗 。 R为
Co p r tv t dy o wo de i n e ho fm a c ng ne wo k m a a i e s u ft sg m t ds o t hi t r
L u - ,L ig I nl IPn ,GUO Do gy n ,L —a J i n —a g IHey n
入 电流 相 同 。 以计 算 长 度 为 Z 直 接地 振 子 的输 入 阻抗 。 所 垂 只
宽带匹配理论

宽带匹配理论一宽带匹配的概念及其研究内容带匹配问题是通讯雷达和其它电子系统中经常遇到的一个关于功率传输的基本问题,在网络综合,特别在微波宽带晶体管与场效应管放大器的设计中得到了广泛的应用,它所需要解决的问题是如何设计信号源与负载之间的连接网络使信号源传给负载的功率在给定的频带内保持相对稳定,且尽可能达到最大。
宽带匹配理论最早是由波特在1945年所创,他当时研究的是一类很有用的,但仅限于由电容和电阻并联组成的负载阻抗,波特应用环路积分的方法解决了RC并联负载的宽带匹配问题,证明它总是小于或至多等于由负载时间常数所决定的一个常数。
但他没有进一步研究对无耗匹配网络附加的限制条件。
1950年范罗对这个问题进行了一般性的研究,解决了任意无源负载与电阻性信号源之间的阻抗匹配问题,他不仅给出了在任意无源负载情况下的增益带宽极限而且还导出了负载对匹配网络可实现性的一组带有适当加权函数的积分约束条件。
范罗的方法在1961年被菲尔德推扩到信号源内阻是复数阻抗(只有 J∞轴传输零点)的情况。
与此同时,电路理论获得重大进步,其中之一便是将散射概念引入电路理论中,196年著名电路理论家尤拉通过引入有界实散射参量的概念发展了范罗的研究成果,创立了新的宽带匹配理论,尤拉的方法不仅将范罗方法中的积分约束方程简化为代数方程,并且能处理范罗方法所难以处理的有源负载问题。
这对当时解决隧道二极管放大器的设计问题起了重要作用。
随后范罗与尤拉的方法得到了发展和广泛的应用。
在七十年代又有不少的电路理论工作者对尤拉理论进行了扩充,其中包括美国伊利诺大学著名电路理论家陈惠开教授 (美籍华人),他不仅对许多特定的负载导出了匹配网络元件的计算显式 (包括低通型和带通匹配网络),而且还在1976年出版了第一本关于宽带匹配网络理论的专著《宽带匹配网络的理论与设计》,系统地阐述了这一理论和方法,并论述了对有源负载的应用。
在基于尤拉理论之上的宽带匹配的解析理论,对增益带宽约束有严谨和明晰的表达,对一般不是很复杂的负载能得出闭合形式的解。
双频宽带功率放大器级间匹配电路

双频宽带功率放大器级间匹配电路是一种用于无线通信系统中的功率放大器的电路设计。
在无线通信系统中,功率放大器的设计对整个系统的性能和稳定性都有着重要的影响。
双频宽带功率放大器级间匹配电路的设计要求能够在多个频段上实现高效的功率放大,并且在不同频率下的匹配效果良好,以保证整个系统的稳定性和性能。
在设计双频宽带功率放大器级间匹配电路时,有一些关键的考虑因素需要被考虑。
下面将列举这些因素,并深入探讨它们对于电路设计的影响。
1. 频率范围:双频宽带功率放大器级间匹配电路需要能够在多个频段上实现高效的功率放大。
在设计电路时需要考虑系统所需要覆盖的频率范围,并根据频率范围的不同选择合适的匹配网络和元件。
2. 匹配网络设计:匹配网络在双频功率放大器中起着至关重要的作用。
它能够有效地将功率传输到负载,同时又能够保持电路在不同频率下的稳定性。
匹配网络的设计需要考虑到频率的变化,并且要能够满足整个系统的匹配要求。
3. 元件选择:在双频宽带功率放大器级间匹配电路中,元件的选择也是十分重要的。
不同频率下的元件参数会有所不同,因此需要选择能够在多个频段下都具有良好性能的元件,以保证整个系统的稳定性和匹配效果。
4. 级间匹配技术:级间匹配技术是双频宽带功率放大器设计中的关键技术之一。
它能够有效地提高电路在不同频率下的匹配效果,并且能够使整个系统在多个频段下都具有高效的功率输出。
5. 抗干扰能力:双频宽带功率放大器级间匹配电路需要具有较强的抗干扰能力,以应对复杂的通信环境。
在设计电路时,需要考虑到各种干扰源对系统性能的影响,并采取相应的措施来保证整个系统的稳定性和可靠性。
双频宽带功率放大器级间匹配电路的设计涉及到多个方面的考虑因素。
在实际设计中,需要综合考虑这些因素,并且根据具体的系统需求来进行优化设计,以确保整个系统能够在不同频段下都具有良好的性能和稳定性。
在双频宽带功率放大器级间匹配电路的设计中,频率范围是一个至关重要的考虑因素。
天津市东丽广电宽带路由器设置简要说明(图解版)

天津市东丽广电宽带路由器设置简要说明用户使用路由器,首先将入户网线(上连网线)与路由器WAN口连接,再用连接线将用户PC机上的网卡与路由器LAN口连接。
对应的指示灯亮表示链路连接正常。
一、路由器设置:进入路由器管理页面,首先对WAN口进行设置。
1、不要在路由器中设置虚拟拨号的用户名和密码。
本网络不支持路由器拨号上网。
2、要在路由器的WAN口设置中选择“静态IP”模式,并在对应输入框中设置用户账号分配的ip地址、子网掩码、网关和DNS。
如图一所示:(图一)输入完成后点“确定”按钮。
由于绝大部分路由器对LAN口默认都启用了DHCP功能,所以不用对LAN口作设置。
路由器中的其他设置也不需要更改。
(DHCP地址池地址段不能为192.168.1.×,改成192.168.0.X)二、PC机设置:用户PC机不需要在本地连接里面设置IP地址等参数,网卡与路由器LAN口正常连接后,路由器会为PC机自动分配一个IP地址。
用户只需要直接打开IE浏览器,输入网址:192.168.1.100 如图二所示:(图二)IE浏览器将打开东丽广电宽带用户认证网页,如图三所示:(图三)在对应输入框中输入用户账号与密码,点击“登陆”按钮,登陆成功后,PC机便可正常上网。
如一台路由器连接了多台PC机或无线移动终端,那只需要一台PC机或移动终端进行网页登陆后,其他PC机和移动终端便可不用登陆直接上网。
特别说明:1.用户账号通过网页登陆后如30分钟内与外网没有产生数据流量,那计费网关会自动注销(下线)此账号。
用户再上网需重新登陆账号。
2.如用户账号通过网页方式登陆,并且账号计费策略为计时收费类型,用户在终止网络使用时需通过网页:192.168.1.100进行账号注销操作。
3.如用户移动终端不能连接网络而与路由器通过网线连接的机器能够上网,那是路由器的无线设置与移动终端设置不匹配造成,需用户自行调试。
文案编辑词条B 添加义项?文案,原指放书的桌子,后来指在桌子上写字的人。
基于NSGA-Ⅱ的宽带天线匹配网络设计

图 1中二 端 E网络 散射矩 阵 为 . l
;[ ] =
输 入端 口反 射系数 为
应 用 于频率 范 围为 1 50MH 0— 9 z的宽带 天线 匹配
s
= 素
网络的设计. 仿真结果表明, 利用 N G . 算法优 S AI I
第3 3卷
第 2期
大
连
交
通 大
学
学 报
Vo _ No 2 l33 . AD . 01 r2 2
21 0 2年 4月
I T0 V IY J URNAL OF D I J A0 NG UNI ERS T O AL AN
文 章 编 号 :6 3 99 (0 2 0 — 10 0 17 — 5 0 2 1 )2 0 0 — 4
于2 0世纪 9 0年 代初 期 提 出 , 是 基 于 P rt 它 ae o最
式,={ 表天阻对性抗 中 丢 示线抗特阻
性 阻抗 的反射 系数 .
.参 数反 映二 端 口网络 的端 口入射 波 和反射 s 波 之 间
界 为
优 概念 的多 目标 遗 传 算 法 . e D b于 20 02年 在 N . S
1 宽 带天 线 匹配 网络
图 1 示二 端 口网络 为待设 计 的天线 匹配 网 所
络, Z 表示 匹配 网络所 接天线 的 阻抗 .
中取 得 了一定 成 果 , 中经 常遇 到 多 目标 函数 的 其
优化 问题 . 上面 提 到 的 多 目标 优 化 方 法 主要 是 但
将 多 目标 优化 问题 转变 为单 目标 优 化 问题 . 采用 单 目标优 化 的方法 求解 , 次只 能得 到一个 解 , 每 需
匹配 理论

节点Q值与Smith圆图
节点的品质因素可写为: 整理上式,可得圆方程:
1 2 1 (I ) 1 2 Qn Qn
2 R
2 I x Qn r 1 2 2 R I
其中+号对应于正电抗,-号对应于负电抗
注意到ΓI = 0、ΓR = ±1时,Qn圆方程两边恒 等,所以等Qn圆总是通过Smith圆图的(1, 0)点和(-1,0)点。
?f400mhzrs50rl25?rsrlq1xsrlq25xpqrs50?根据如下拓扑计算lxs2f995nhc12fxp796pf精品资料l型匹配网络总结?l型匹配网络的具体拓扑结构存在匹配禁区?所以要根据源和负载电阻的大小选择拓扑?当源和负载电阻确定后l匹配网络支路的q值也就确定?l型匹配网络的总有载品质因素qlqn2?3db带宽bwf0ql?为了克服以上缺陷可以通过增加匹配网络的元件来解决?t型和型精品资料t型匹配网络的设计图2at型匹配电路rsvsrsrlpoutrlxs1xp1xp2xs2r2111smallssprrrqxqrxq??????lsplrqxqrxrrq?????222221rsmallminrsrl精品资料t型匹配网络电路结构12ccfx???2cxlf??元件值计算
Matching Theory4 :Quality Factor 3dB-频宽 品质因素
(3dB Bandwidth Quality Factor, Q3dB)
Q3dB ≡
-3dB
fo
当fo固定时: • BW3dB=0 => Q3dB →∞ • BW3dB →∞ => Q3dB=0 • 理想的电阻 => BW3dB →∞ • 理想的电容或电感 => BW3dB=0 fo BW3dB : 3dB Bandwidth
宽带匹配网络的优化设计

宽带匹配网络的优化设计杨利容;周芸;龙祖强;刘灿【摘要】宽带匹配网络是通信电子系统必不可少的部分,匹配性能直接影响信号的传输.从数值分析方法出发,采用最优化理论,设计宽带匹配网络.从整个设计过程可以看出,设计过程简单、方便,更易于调试,为以后宽带匹配理论的发展提供了一个崭新的方向.【期刊名称】《衡阳师范学院学报》【年(卷),期】2012(000)006【总页数】3页(P39-41)【关键词】最优化;匹配网络;共轭梯度法【作者】杨利容;周芸;龙祖强;刘灿【作者单位】衡阳师范学院物理与电子信息科学系,湖南衡阳421008【正文语种】中文【中图分类】TN7130 引言带匹配网络是电子信息系统的重要组成部分,匹配的效果直接影响信号的效果。
日前,对宽带匹配网络的具体研究大都是以有源网络为基础,利用电路综合理论进行相应的推导,其过程相当繁琐[1-2],而且在研究的过程中,其研究的网络负载都必须用解析理论的方法进行逼近,得到负载的近似解析表达式,从而使得最终设计的匹配网络无论在参数上还是在性能的精度上都会存在一定的限制。
本文从数值分析方法出发,匹配的网络采用无源网络,利用最优化理论达到设计宽带匹配网络。
这种设计方法从数值分析方法着手,使用软件编程,而不是单一的电路综合理论公式的推导,大大简化了设计工作者的设计过程,并且计算更准确、设计更方便,为以后宽带匹配理论的发展提供了一个崭新的方向。
1 优化算法1.1 共轭梯度法设 H 为n阶对称正定矩阵s(0),s(1),… s(n-1)R(0)是一组 H 共轭方向,任意初始点x(0),令s(0)=-▽f(s(0))由精确一维搜索定出λ0,令其中μ10为待定系数,要使s(0),s(1)是 H 共轭,即要使成立,由此可求得将μ10代入s(1)的表达式中,就可以求出搜索方向s(1),令,x(2)=x (1)+λ1s(1),其中λ1由一维搜索确定。
而μ20和μ21为待定系数,要使 s(2)与 s(0),s (1)分别是 H 共轭,即要(s(2))THs(0)=0,(s(2))THs(1)=0由此可求得类似地可得应用上述方法就可以生成n个关于H共轭的方向s(0),s(1),… s(n-1),但是仔细分析一下上述公式就会发现,在求μij时需要用到f(x)的海赛矩阵H,这是我们所不希望的。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
−R
zl (s ) = Rs + Ls s +
R RCs − 1
R RCs + 1
− zl ( − s ) = − Rs + Ls s +
(a)
Ls Rs N C
−R
R RCs − 1 R − zl ( − s ) = Ls s + RCs + 1 zl (s ) = Ls s +
⎡ S11 S=⎢ ⎢ S 21 ⎢ ⎣ S31
Then,
S12 S 22 S32
S13 ⎤ ⎡ S11 = S 23 ⎥ ⎥ ⎢S ⎣ 21 S33 ⎥ ⎦
S12 ⎤ S22 ⎥ ⎦
⎡S Sa = ⎢ 11 ⎣ S 21 =
Hale Waihona Puke S12 ⎤ ⎡ S13 ⎤ + ⎢ ⎥ (1 − ρ S33 ) −1 ρ [ S31 ⎥ S 22 ⎦ ⎣ S23 ⎦ S12 S33 − S13 S32 ⎤ S 22 S33 − S 23 S32 ⎥ ⎦
Chapter 4
Design of Broadband Matching Network: The Active Load
4.1 Special class of active impedances
1) The special class of active impedances considered here is the class of impedances zl (s ) that are active over a frequency band of interest and such that the function defined by the relation
S11 = S11a + S12 a (U k − S11b S22 a ) −1 S11b S21a S12 = S12 a (U k − S11b S22 a ) −1 S12b S21 = S 21b (U k − S22 a S11b ) −1 S21a S22 = S22b + S 21b (U k − S22 a S11b ) −1 S22 a S12b
z3 (s ) = − zl ( − s )
2) is a strictly passive impedance function. Any active impedance which is formed by a lossless two-port network terminated at the output port by a negative resistor with resistance − RΩ belongs to the special class.
1) General configuration of the negative-resistance amplifiers Our task is to obtain the transducer power-gain from port 1 to port 2 in terms of scattering parameters of network.
zl (s ) − z3 (s ) −1 z (s ) + zl ( − s ) −1 h∗ (s ) = h(s ) l h∗ (s ) = ∞ zl (s ) + z3 ( − s ) 0
64
is the reflection coefficient of N b normalizing to z3 ( − s ) . For three-port N ,
1 1 −R +R Y22 ( − s ) Y22 (s ) z3 (s ) = − zl ( − s ) = −[Z11 ( − s ) ] = Z11 (s ) Z 22 ( − s ) − R Z 22 (s ) + R
z3 (s)
Lossless two-port
R
62
− zl ( − s ) is the driving-point impedance of the same two-port terminated at the output
Here, N b is a one-port network, S12b = S 21b = S 22b = 0 . Then, the scattering matrix of
N a is Sa = S11 + S12 (1 − Sb S 22 ) −1 Sb S21
where
Sb = ρ = h(s )
H
−1
⎡ S11 S12 S13 ⎤ ⎡ S11 S21 S31 ⎤ ⎡S22 S33 − S23S32 S13S32 − S12 S33 S12 S23 − S13S22 ⎤ ⎢S S S ⎥ = ⎢S S S ⎥ = 1 ⎢ S S − S S ⎥ ⎢ 21 22 23 ⎥ ⎢ 12 22 32 ⎥ | S | ⎢ 23 31 21 33 S11S33 − S13S31 S13S21 − S11S23 ⎥ ⎥ ⎢ ⎢ S21S32 − S22 S31 S12 S31 − S11S32 S11S22 − S12 S21 ⎥ ⎣S31 S32 S33 ⎥ ⎦ ⎢ ⎣ ⎦ ⎣S13 S23 S33 ⎦
|S12 a ( jω )| = |S 21a ( jω )| = |S 22 a ( jω )| =
|S12 ( jω )S33 ( jω ) − S13 ( jω )S32 ( jω )| |S 21 ( jω )| S 21 ( jω ) = = |S33 ( jω )| |S33 ( jω )| S33 ( jω ) |S 21 ( jω )S33 ( jω ) − S23 ( jω )S31 ( jω )| |S12 ( jω )| S12 ( jω ) = = |S33 ( jω )| |S33 ( jω )| S33 ( jω ) |S 22 ( jω )S33 ( jω ) − S23 ( jω )S32 ( jω )| |S11 ( jω )| S11 ( jω ) = = |S33 ( jω )| |S33 ( jω )| S33 ( jω )
63
z1 (s ) Vg + −
①
Lossless three-port N
③
zl (s)
z2 (s )
②
Nb
Two-port N a
A. The scattering matrix of lossless three-port is unitary, that is, S ( jω ) = S ( jω )
Therefore, the scattering parameters of negative-resistance amplifier can be computed if the scattering parameters of lossless three-port N , normalizing to the z1 (s ) , z2 (s ) and
Then, there exist following relations:
H
S 22 ( jω )| S ( jω )| = S11 ( jω )S33 ( jω ) − S13 ( jω )S31 ( jω )
S 21 ( jω )| S ( jω )| = S13 ( jω )S32 ( jω ) − S12 ( jω )S33 ( jω ) S12 ( jω )| S ( jω )| = S 23 ( jω )S31 ( jω ) − S21 ( jω )S33 ( jω ) S11 ( jω )| S ( jω )| = S22 ( jω )S33 ( jω ) − S23 ( jω )S32 ( jω )
2
1 . |S33 ( jω )|2
the optimum amplifier should have a maximum |S12 ( jω )| and a minimum |S33 ( jω )| .
2) The design of nonreciprocal negative resistance amplifier A. Circuit of nonreciprocal negative resistance amplifier The lossless three-port network N consists of three parts: i) ii) Lossless two-port network Nα ; Lossless two-port network N β ;
(b)
C N
−R
− zl ( − s ) =
R RCs + 1
(c)
−R
− zl ( − s ) = R
N
(d)
− R1
C
−R
N
R RCs − 1 R − zl ( − s ) = R1 + RCs + 1 zl (s ) = − R1 +
(e)
4.2 The design of nonreciprocal negative resistance amplifier
zl (s )
Lossless two-port
−R
Proof: A. Since
2 2 Z12 (s ) Z11 (s )Z 22 (s ) − Z12 (s ) − Z11 (s )R zl (s ) = Z11 (s ) − = Z 22 (s ) − R Z 22 (s ) − R
Y22 (s ) =
B. The scattering matrix of two-port N a The two-port N a is formed by lossless three-port N interconnected with one-port active impedance N b . Since scattering matrix is defined with strictly passive reference impedance, we should compute the scattering matrix of two-port N a formed by three-port N and one-port N b using following formulas which are derived in chapter 1 from the interconnection of two multi-port networks in any way.