天线调谐器Ⅱ型阻抗匹配网络参数估算.doc

天线调谐器Ⅱ型阻抗匹配网络参数估算
专题技术与工程应用
天线调谐器Ⅱ型阻抗匹配网络参数估算
李引凡
(重庆通信学院军事信息工程系,重庆400035)
摘要介绍了天线调谐器Ⅱ
估算,为后续的天线调谐器调谐算法设计及整体性能指标设计提供了参考.
关键词天线调谐器;阻抗匹配网络;电压驻波比
—3106(2012)01—0043—04
ParametersEstimationofH—SectionImpedance
MatchingNetworkofAntennaTuner
(DepartmentofMilitaryInformationEngineering,ChongqingCommunicationCollege,Chongqing400035,China)
rangesoftheminimumvaluesofcomponentsareanalyzedquantitativelyaccordingastheappointedthresholdvalueofVSWRofmatched
tuningalgorithmandperformancespecificationsofantennatuner.
Keywordsantennatuner;impedancematchingnetwork;VSWR
0引言
天线调谐器阻抗匹配网络用于实现天线输入阻
抗和发射机输出阻抗之问的匹配,以实现信号功率
能分析,将为天线调谐器调谐算法的设计和最终匹
配性能分析提供参考依据.
对于频率较高的如微波通信系统,通常采用脚
线或传输线进行匹配,而对于频率较低的射频系统
如超短波,短波和中长波通信系统,则通常采用电抗
型LC匹配网络.
1阻抗匹配网络
C——C,型网络是最常见的r【型网络结
构,该网络由输入并联电容C,串联电感和输出并
联电容C组成,如图1所示.
令天线输入阻抗Z经C匹配后的输入阻抗为
Z,则经过网络匹配后的输入阻抗Zi为:
.()
赢
式中,
za
1
.(2)
j∞c+音
当网络完全匹配时,有Z=R(通常R=
50Q),对式(1)进行重写可得:
1
.(3)
R
g
J一
收稿日期:2011-10-21
2012年无线电工程第42卷第1期43
专题技术与工程应用
对式(3)进行整理口J得:
高
进一步可得:
mc
√(击一1J1.
匹配门限,如何定量确定式(8)中的参数,
f4,C,c:,m,n和n,是一个比较复杂的问题,实际
工程应用中通常根据经验判断,以下通过理论分析
给出的合理估算值.
令匹配后的WR门限值为,
1lf1l
(5)6r=÷__.(10)
理想情况下,和C的取值为0～∞,因此由式中,
式(4)可以得到由和c组成的r型网络的匹配区
域'为:
fR≤Rg
【≤可
重写式(2)可得:
xx
卉一.
rT
z.
一
R
g
.
令匹配后的阻抗点正好位于等VSWR圆的边界
()点,如图2所示,此时X:0.
C的作用就是将式(6)中匹配区域外的阻抗点
变换到匹配区域内,再由r型网络进行匹配,这样,
兀型网络的匹配区域就可以覆盖整个阻抗复平面.
在天线调谐器中,为了实现匹配网络参数的可
变,一般采用二进制的元件阵列来实现,各电
抗元件的取值为:
fL:2Ll
?C=2'C..(8)
【c:2..'C:
则L,C和C的取值为:
=
∑2,,..
C:∑2cb.(9)
C=∑2..c
式中,n,b,和c,,取值为"0"或"1".当n:b,=
c,,=
1时表示第i(J.,)个元件接入网络,反之则
,和C就可以在
0～(2一1)L.((2一1)C,(2一1)C:)范围内
以.(c.,C,)为步进任意取值,显然￡(C,,C)
决定了(c,C)的取值精度.
2网络参数估算
定性地,式(9)的取值步进越小,匹配精度越
图2匹配轨迹
联合式(10)和式(11)可解得:
=
鲁.
【R=R
(对
应于Im(z一z.))需满足:
∞一
f一.,RR
【,/元—二—+,/_=___=_丁=_=l_,≤R≤R
(13)
为不失一般性,应着重考虑远离目标点的阻抗
点,即R≤(13)求关于R的偏
导数,
=
÷一匪a
+一
).
(14)
由此可知,当R≤R'<时,式(14)的值
恒大于零,即∞,是关于R的单调递增函数,同时,
从图2可以直观地看到,随着尺的减小,对的