考虑寄生参数的射频天线阻抗匹配

发布时间：2017-03-29 20:07

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【摘要】：随着无线通信技术的快速发展,通信设备的工作频率越来越高,频段也越来越宽,对天线性能的要求随之越来越高。若天线负载和信源之间发生阻抗失配,则会降低负载功率的传输效率,使传输信号的质量受到影响,因而实现快速、稳定的自适应阻抗匹配具有重要意义。本文主要研究元件的寄生参数对阻抗匹配性能的影响,分别对考虑寄生参数的单级匹配网络和多级匹配网络进行窄带和宽带匹配,以达到实现最小反射和最大功率传输的目的。首先介绍了阻抗匹配的原理,在低通π型阻抗匹配网络的基础进行改进,通过调节匹配网络中可调电感及可调电容来实现与天线负载的阻抗匹配。考虑到高频时元件特性偏离理想特性的影响,分别对电感和电容进行了寄生参数分析,将电感和电容的等效电路模型代入低通π型阻抗匹配网络中,继而对该模型进行简化,得到简化后的非理想模型。针对粒子群算法易陷入局部极值和收敛精度不高的问题,通过测试函数对比标准粒子群算法、量子粒子群算法、带重复搜索算子的小波粒子群优化算法的收敛精度和收敛速度,说明带重复搜索算子的小波粒子群优化算法具有更高的收敛精度和更快的收敛速度。为了验证考虑寄生参数的阻抗匹配的可行性,结合算法与阻抗匹配,分别设计在不同频率、不同负载情况下窄带和宽带时的适应值目标函数,快速得到元件参数,通过分析输入阻抗、负载功率、反射系数、电压驻波比,对比理想参数的阻抗匹配网络和简化前后考虑寄生参数的阻抗匹配网络的异同。结果表明,简化后的非理想模型的收敛速度比简化前快,且匹配精度达到要求。考虑到实际情况中较少使用单级阻抗匹配,推广至多级网络,并以三级和四级阻抗匹配网络为例,在考虑寄生参数的情况下,实现不同频率、不同负载时三级和四级阻抗匹配网络在窄带和宽带时的阻抗匹配,实例表明多级阻抗匹配网络比单级阻抗匹配网络具有更加稳定的性能。
【关键词】：阻抗匹配 寄生参数 寄生损耗 多级匹配 智能优化
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN822
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第1章 绪论13-19
• 1.1 阻抗匹配的研究背景及意义13-14
• 1.2 研究现状14-17
• 1.2.1 阻抗匹配的研究现状14-16
• 1.2.2 寄生参数的研究现状16-17
• 1.3 本文研究内容17-18
• 1.4 论文结构18-19
• 第2章 阻抗匹配网络的寄生参数分析19-29
• 2.1 阻抗匹配的原理19-21
• 2.2 阻抗匹配网络的寄生参数分析21-22
• 2.3 元件寄生参数对阻抗匹配性能的影响22-27
• 2.3.1 电感寄生参数对阻抗匹配性能的影响23-24
• 2.3.2 电容寄生参数对阻抗匹配性能的影响24
• 2.3.3 考虑寄生参数的阻抗匹配网络简化24-27
• 2.4 实例分析27-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第3章 考虑寄生参数的阻抗匹配29-47
• 3.1 阻抗匹配网络的优化算法29-36
• 3.1.1 带重复搜索算子的小波粒子群优化算法29-34
• 3.1.2 算法验证34-36
• 3.2 考虑寄生参数的窄带阻抗匹配36-41
• 3.3 考虑寄生参数的宽带阻抗匹配41-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第4章 阻抗匹配的多级拓展47-74
• 4.1 阻抗匹配的三级拓展48-58
• 4.1.1 三级拓展的窄带阻抗匹配50-53
• 4.1.2 三级拓展的宽带阻抗匹配53-58
• 4.2 阻抗匹配的四级拓展58-72
• 4.2.1 四级拓展的窄带阻抗匹配60-64
• 4.2.2 四级拓展的宽带阻抗匹配64-72
• 4.3 本章小结72-74
• 总结与展望74-76
• 参考文献76-80
• 致谢80-81
• 附录A 攻读学位期间发表的学术成果81

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本文编号：275293