基于优化理论的宽带有耗匹配研究

基于优化理论的宽带有耗匹配研究

随着通信技术的发展,跳频和扩展频谱技术在通信系统中的应用,现代移动通信技术对于通信天线的宽带性能提出了更高的要求。对天线进行无耗宽带匹配是实现天线宽带特性的手段之一。

但是匹配完成以后,由于天线的阻抗值受到外界环境影响而发生变化,导致匹配电路性能下降。本文探讨了如何利用有耗元件来抑制天线阻抗值变化对匹配电路性能产生的影响。

本文在理论部分介绍了宽带匹配理论和多目标优化算法,主要是无耗宽带匹配理论的发展情况以及遗传算法和基于Pareto最优前端的NSGA-Ⅱ多目标优化算法的具体内容,为利用多目标优化对天线进行有耗匹配提供了一个理论基础。在具体匹配实现上首先在已有的渔船天线匹配电路的基础上改变天线阻抗值,通过匹配后天线的传输功率增益和电压驻波比的变化来说明天线阻抗值的变化对匹配性能所产生的影响。

利用Π型衰减器进行实例说明,给使用有耗匹配电路提供了支持。然后从二端口网络的散射参数出发,对有耗匹配电路的优化目标进行了推导,并分析了有耗匹配带来的问题。

最后利用遗传算法对指定匹配电路进行元件值优化,验证了有耗元件的作用,尤其是Π型衰减器的显著效果,并通过NSGA-Ⅱ算法给出了电阻和Π型衰减器两种有耗元件情况下,电压驻波比和传输功率的一组均衡解,以期能够给设计者提供更多的选择。本文是对利用有耗匹配技术进行天线宽带匹配方法的一个初探,虽然文中仍然存在着一些需要解决的问题,但是本文为天线的匹配网络如何应对天线阻抗值的变化提供了一个新的方法。

该方法不仅仅适应于天线的匹配网络,对于其他类型的匹配也有一定的指导意义。