基于最小失配網(wǎng)絡(luò)的濾波器及天線匹配網(wǎng)絡(luò)研究.pdf

1、電路理論經(jīng)過180年的發(fā)展歷史仍然充滿活力，隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，電路理論已滲透到各個領(lǐng)域，推動著科技發(fā)展和人類的進步。在無線通信系統(tǒng)中，隨著工作頻率的不斷升高，寬帶匹配理論提出的“匹配”也包含了更多的內(nèi)涵。常見的匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計都只考慮網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的變化對系統(tǒng)性能的影響，并沒有考慮負載變化的影響。為了研究負載變化對匹配網(wǎng)絡(luò)性能的影響，提出了最小失配網(wǎng)絡(luò)理論。所謂最小失配網(wǎng)絡(luò)是指對終端阻抗變化不靈敏的匹配網(wǎng)絡(luò)，研究的負載是時變的，可將其看做寬

2、帶匹配理論的延伸。
　　尋求最小失配網(wǎng)絡(luò)的解，確定存在解析解的條件，如何解，如何將最小失配網(wǎng)絡(luò)理論應(yīng)用于具體的匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計都是有待解決的問題。本文以最小失配網(wǎng)絡(luò)的理論為基礎(chǔ)，采用理論計算和數(shù)值仿真相結(jié)合的方法，設(shè)計了最小失配濾波器、無耗和有耗的最小失配天線匹配網(wǎng)絡(luò)和自適應(yīng)匹配網(wǎng)絡(luò)。本文的主要內(nèi)容如下:
　　(1)研究了最小失配網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)、網(wǎng)絡(luò)特性參量，提出以最小失配網(wǎng)絡(luò)的輸入端口反射系數(shù)模值作優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，分析最小失配網(wǎng)

3、絡(luò)的關(guān)鍵參數(shù)。介紹了遺傳算法和精英保留非劣排序遺傳算法的基本思想和設(shè)計流程。
　　(2)研究了Butterworth、Chebyshev、Elliptic三種特定濾波器的特性，基于最小失配網(wǎng)絡(luò)理論，采用優(yōu)化算法設(shè)計了無源的最小失配低通濾波器和耦合諧振帶通濾波器。分析了最小失配濾波器隨負載變化的特性，并與其它方法構(gòu)成的濾波器進行了比較。仿真分析表明基于最小失配網(wǎng)絡(luò)理論設(shè)計的濾波器，其特性隨負載變化不靈敏。
　　(3)對無耗和有

4、耗天線匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入端口反射系數(shù)模值和傳輸功率增益進行了分析，采用多目標(biāo)的NSGA-Ⅱ優(yōu)化算法分別對天線的無耗匹配網(wǎng)絡(luò)、加載由純電阻構(gòu)成Π型衰減器的有耗網(wǎng)絡(luò)和加載并聯(lián)RLC的不規(guī)則有耗網(wǎng)絡(luò)進行了優(yōu)化仿真。仿真結(jié)果表明，有耗網(wǎng)絡(luò)以增益降低來換取抑制負載變化的能力，加載Π型衰減器的最小失配網(wǎng)絡(luò)有60％的相對帶寬。加載并聯(lián)RLC的不規(guī)則有耗網(wǎng)絡(luò)，保證抑制負載變化的同時，使天線在寬帶范圍內(nèi)效率達到50％。
　　(4)通過對網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的的