一種短波頻段電小天線的有源寬帶匹配方法及其匹配電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種短波頻段電小天線的有源寬帶匹配方法及其匹配電路，聯(lián)合非福斯特電抗元件和無(wú)源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)對(duì)電小天線進(jìn)行匹配，所述非福斯特電抗元件由負(fù)阻抗變換器實(shí)現(xiàn)，負(fù)阻抗變換器和無(wú)源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)形成一個(gè)二端口有源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)，該匹配網(wǎng)絡(luò)的一端口連接電小天線，二端口連接發(fā)射機(jī)/接收機(jī)。本發(fā)明綜合考慮了非福斯特電抗元件和無(wú)源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)，在非福斯特電抗元件的實(shí)現(xiàn)過程中能夠?qū)σ氲膿p耗進(jìn)行調(diào)控，用負(fù)電容和負(fù)電感的串聯(lián)組合代替?zhèn)鹘y(tǒng)的單個(gè)負(fù)電容，使得抵消阻抗虛部的效果更好，在匹配網(wǎng)絡(luò)中引入傳輸線變壓器，可以通過微調(diào)傳輸線變壓器的變比來(lái)補(bǔ)償測(cè)試值和設(shè)計(jì)值之間的偏差。
【專利說明】
—種短波頻段電小天線的有源寬帶匹配方法及其匹配電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電磁場(chǎng)與電磁波領(lǐng)域，尤其是一種短波頻段電小天線的有源寬帶匹配方法及其匹配電路。

【背景技術(shù)】
[0002]短波通信是指利用頻率為3MHz?30MHz的電磁波進(jìn)行的無(wú)線電通信，有時(shí)候也把中波的高頻段1.5MHz?3MHz歸于短波頻段。短波通信多年來(lái)被廣泛應(yīng)用于政府、軍事、夕卜交、氣象、商業(yè)等部門，特別是在軍事部門，它始終是軍事指揮的重要手段之一。由于短波頻段的頻率較低(1.5MHz?30MHz)，相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)較長(zhǎng)(1m?200m)，目前為了適應(yīng)天線小型化要求而設(shè)計(jì)的短波天線其尺寸往往小于0.1個(gè)波長(zhǎng)，這就使得短波天線常常表現(xiàn)為電小尺寸，這種現(xiàn)象在短波頻段的低端尤為突出。
[0003]當(dāng)天線的最大物理尺寸丨遠(yuǎn)小于其工作波長(zhǎng)JL，即滿足時(shí)，天線即屬于電小天線。天線的輸入阻抗可表示為黽，對(duì)電小天線而言其特點(diǎn)是電阻分量為很小而電抗分量很大。當(dāng)電抗分量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電阻分量并且都嚴(yán)重偏離饋線特性阻抗時(shí)，會(huì)帶來(lái)兩個(gè)顯著問題:一個(gè)是天線和饋線嚴(yán)重失配；另一個(gè)是天線儲(chǔ)存的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于輻射的能量，這時(shí)天線相當(dāng)于一個(gè)具有微量輻射能力的電容器。這兩個(gè)問題帶來(lái)的后果就是天線的實(shí)際增益特別低。
[0004]為了解決由電小天線阻抗虛部遠(yuǎn)大于阻抗實(shí)部并且都嚴(yán)重偏離饋線特性阻抗而帶來(lái)的兩個(gè)問題，提出基于非福斯特電抗元件和無(wú)源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)形成有源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)對(duì)電小天線進(jìn)行匹配的方法，以及非福斯特電抗元件和無(wú)源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的匹配電路設(shè)計(jì)。首先利用非福斯特電抗元件抵消電小天線過大的阻抗虛部，抵消后的阻抗虛部并沒有完全消失而是和阻抗實(shí)部處于一個(gè)量級(jí)，然后利用無(wú)源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗變換作用將與非福斯特電抗元件作用后的天線阻抗匹配到饋線的特性阻抗。
[0005]使用由傳統(tǒng)電抗元件即電感和電容搭建的無(wú)源匹配網(wǎng)絡(luò)對(duì)電小天線進(jìn)行匹配時(shí)，由于受到增益一帶寬理論的限制，如果要展寬帶寬就要犧牲增益，所以用這種方法實(shí)現(xiàn)的寬頻帶電小天線其增益都是很低的，而如果要求增益不被過多犧牲那么就只能實(shí)現(xiàn)窄帶匹配。
[0006]使用對(duì)電小天線進(jìn)行加載的方法可以改善天線的阻抗特性使之易于匹配，但加載使用的是由電阻、電容和電感構(gòu)成的有耗網(wǎng)絡(luò)，這樣的加載由于直接引入了損耗會(huì)導(dǎo)致天線的輻射效率降低，而且加載引入的損耗越大加載后的天線越易于通過無(wú)源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)匹配，因此用這種方法實(shí)現(xiàn)的寬頻帶電小天線其增益通常也都很低。
[0007]使用由非福斯特電抗元件即負(fù)電感和負(fù)電容搭建的有源匹配網(wǎng)絡(luò)對(duì)電小天線進(jìn)行匹配時(shí)，一方面打破了增益一帶寬理論的限制，另一方面引入的損耗較之于加載引入的損耗要小很多，因此可以獲得良好的增益、帶寬性能。但是目前常見的電小天線有源寬帶匹配方法往往只考慮了非福斯特電抗元件的實(shí)現(xiàn)而沒有考慮非福斯特電抗元件抵消電小天線阻抗虛部后的進(jìn)一步匹配工作，也沒有考慮實(shí)現(xiàn)非福斯特電抗元件時(shí)引入的損耗。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種綜合考慮了非福斯特電抗元件和無(wú)源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)的短波頻段電小天線的有源寬帶匹配方法及其匹配電路，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問題。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
一種短波頻段電小天線的有源寬帶匹配方法，是將電小天線通過由非福斯特電抗元件和無(wú)源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的有源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)與發(fā)射機(jī)或接收機(jī)匹配。電小天線連接負(fù)阻抗變換器的端口 1，通過負(fù)阻抗變換器實(shí)現(xiàn)的非福斯特電抗元件抵消電小天線過大的阻抗虛部，負(fù)阻抗變換器的端口 2連接無(wú)源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)的端口 3，通過無(wú)源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)對(duì)與非福斯特電抗元件作用后的天線阻抗進(jìn)行變換，無(wú)源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)的端口 4連接發(fā)射機(jī)/接收機(jī)。
[0010]其具體操作步驟如下:(I)通過電磁計(jì)算軟件仿真或?qū)嶒?yàn)測(cè)量獲取電小天線的阻抗數(shù)據(jù)；(2)確定負(fù)阻抗變換器中各元件的大小；(3)調(diào)節(jié)負(fù)阻抗變換器中各元件的大??；(4)確定無(wú)源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)；(5)計(jì)算匹配后天線的電特性。
[0011]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述的短波頻段電小天線的寬帶有源匹配方法的匹配電路，包括無(wú)源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)和負(fù)阻抗變換器；所述無(wú)源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)包括傳輸線變壓器、電感和電容，通過改變電感和電容的連接方式形成兩種不同類型的無(wú)源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)，對(duì)與負(fù)阻抗變換器實(shí)現(xiàn)的非福斯特電抗元件作用后的電小天線阻抗進(jìn)行匹配；
所述負(fù)阻抗變換器中包含兩個(gè)低噪聲雙結(jié)型晶體管、偏置電阻、扼流電感、隔直電容和負(fù)載；低噪聲雙結(jié)型晶體管A的基極分別連接偏置電阻Rzl、扼流電感Lx2和隔直電容Cx2，偏置電阻Rzl另一端通過扼流電感Lx4分別連接低噪聲雙結(jié)型晶體管A的集電極和負(fù)載電感U，扼流電感Lx2另一端通過偏置電阻Ryl分別連接偏置電阻Rxl并接地，偏置電阻Rxl另一端通過扼流電感Lxl分別連接隔直電容Cxl和低噪聲雙結(jié)型晶體管A的發(fā)射極；所述隔直電容Cx2另一端分別連接扼流電感Lx3、負(fù)載電容Cp扼流電感Lx5和低噪聲雙結(jié)型晶體管B的集電極，扼流電感Lx3另一端連接電源Vtkl的正極,負(fù)載電容Clj另一端連接負(fù)載電感Llj另一端，扼流電感Lx5另一端通過偏置電阻Rz2分別連接隔直電容Cx3、扼流電感Lx6和低噪聲雙結(jié)型晶體管B的基極，隔直電容Cx3另一端通過扼流電感Lx8連接電源Vtk2的正極，扼流電感Lx6另一端通過偏置電阻Ry2分別連接偏置電阻Rx2、隔直電容Cx4并接地，偏置電阻Rx2另一端通過扼流電感Lx7分別連接低噪聲雙結(jié)型晶體管B的發(fā)射極和隔直電容Cx4的另一端。
[0012]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述扼流電感和隔直電容共同作用使實(shí)現(xiàn)非福斯特電抗元件的電路具有合適的直流通路和交流通路。
[0013]作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案:所述低噪聲雙結(jié)型晶體管的型號(hào)為NE68133。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明綜合考慮了非福斯特電抗元件和無(wú)源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)，完成了電小天線匹配的全過程，在非福斯特電抗元件的實(shí)現(xiàn)過程中能夠?qū)σ氲膿p耗進(jìn)行調(diào)控，使得引入的損耗不至于過大又有利于后面無(wú)源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)，在利用非福斯特電抗元件抵消電小天線阻抗虛部時(shí)，用負(fù)電容和負(fù)電感的串聯(lián)組合代替?zhèn)鹘y(tǒng)的單個(gè)負(fù)電容，使得抵消效果更好，本發(fā)明可以評(píng)估匹配網(wǎng)絡(luò)的損耗和計(jì)算考慮匹配網(wǎng)絡(luò)后天線的實(shí)際增益，并且在匹配網(wǎng)絡(luò)中引入了傳輸線變壓器，可以通過微調(diào)傳輸線變壓器的變比來(lái)補(bǔ)償測(cè)試值和設(shè)計(jì)值之間的偏差。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明中實(shí)現(xiàn)非福斯特電抗元件的原理框圖。
[0017]圖3為本發(fā)明中一種無(wú)源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)電路圖。
[0018]圖4為本發(fā)明中另一種無(wú)源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)電路圖。
[0019]圖5為本發(fā)明中實(shí)現(xiàn)非福斯特電抗元件的電路原理圖。
[0020]圖6為本發(fā)明中負(fù)阻抗變換器的直流等效電路圖。
[0021]圖7為本發(fā)明中負(fù)阻抗變換器的交流等效電路圖。
[0022]圖8為本發(fā)明中有源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)在各頻點(diǎn)的傳輸損耗計(jì)算框圖。
[0023]圖9為本發(fā)明中考慮有源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)后電小天線的電特性計(jì)算框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0025]請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例中，一種短波頻段電小天線的有源寬帶匹配方法及其匹配電路，電小天線連接負(fù)阻抗變換器的端口 1，通過負(fù)阻抗變換器實(shí)現(xiàn)的非福斯特電抗元件抵消電小天線過大的阻抗虛部，負(fù)阻抗變換器的端口 2連接無(wú)源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)的端口 3，通過無(wú)源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)對(duì)與非福斯特電抗元件作用后的天線阻抗進(jìn)行變換，無(wú)源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)的端口 4連接發(fā)射機(jī)/接收機(jī)。
[0026]請(qǐng)參閱圖2，將負(fù)阻抗變換器視為一個(gè)一端口網(wǎng)絡(luò)，端口電壓Fil和負(fù)載電壓》^之間的關(guān)系為從端口流入的電流和流經(jīng)負(fù)載的電流之間的關(guān)系為:1M = 1￡’由于輸入阻抗4 = 4/&，負(fù)載阻抗4=&凡，所以可以得到4 = -?的關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)負(fù)阻抗變換。
[0027]請(qǐng)參閱圖3?4，無(wú)源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)包括傳輸線變壓器、電感和電容；無(wú)源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)有兩種類型，一種類型如圖3所示，傳輸線變壓器T通過電感LI分別連接電容Cl和電感L2，電感L2另一端分別連接電容C2和電感L3，電感L3另一端分別連接電容C3和負(fù)載\ ;無(wú)源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)的另一種類型如圖4所示，傳輸線變壓器T分別連接電容Cl和電感LI，電感LI另一端分別連接電容C2和電感L2，電感L2另一端分別連接電容C3和電感L3，電感L3另一端連接負(fù)載\ ；ZL為電小天線和非福斯特電抗元件作用后的阻抗，圖中電感、電容的元件值和傳輸線變壓器的變比可以通過實(shí)頻法計(jì)算或者利用ADS的優(yōu)化功能而確定。
[0028]請(qǐng)參閱圖5，短波頻段電小天線的有源寬帶匹配電路中，負(fù)阻抗變換器中包含兩個(gè)低噪聲雙結(jié)型晶體管、偏置電阻、扼流電感、隔直電容和負(fù)載；低噪聲雙結(jié)型晶體管A的基極分別連接偏置電阻Rzl、扼流電感Lx2和隔直電容Cx2，偏置電阻Rzl另一端通過扼流電感Lx4分別連接低噪聲雙結(jié)型晶體管A的集電極和負(fù)載電感U，扼流電感Lx2另一端通過偏置電阻Ryl分別連接偏置電阻Rxl并接地，偏置電阻Rxl另一端通過扼流電感Lxl分別連接隔直電容Cxl和低噪聲雙結(jié)型晶體管A的發(fā)射極；所述隔直電容Cx2另一端分別連接扼流電感Lx3、負(fù)載電容Q、扼流電感Lx5和低噪聲雙結(jié)型晶體管B的集電極，扼流電感Lx3另一端連接電源Vdca的正極，負(fù)載電容Q另一端連接負(fù)載電感U另一端，扼流電感Lx5另一端通過偏置電阻Rz2分別連接隔直電容Cx3、扼流電感Lx6和低噪聲雙結(jié)型晶體管B的基極，隔直電容Cx3另一端通過扼流電感Lx8連接電源Vtk2的正極，扼流電感Lx6另一端通過偏置電阻Ry2分別連接偏置電阻Rx2、隔直電容Cx4并接地，偏置電阻Rx2另一端通過扼流電感Lx7分別連接低噪聲雙結(jié)型晶體管B的發(fā)射極和隔直電容Cx4的另一端。
[0029]低噪聲雙結(jié)型晶體管的型號(hào)為NE68133，偏置電阻的作用是確定晶體管的工作點(diǎn)，扼流電感的作用是通直流隔交流，隔直電容的作用是隔直流通交流。
[0030]請(qǐng)參閱圖6?7，扼流電感和隔直電容共同作用使實(shí)現(xiàn)非福斯特電抗元件的電路具有合適的直流通路和交流通路，通過直流通路確定晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)，通過交流通路確定負(fù)阻抗變換器的變比，通過調(diào)節(jié)偏置電阻的大小移動(dòng)晶體管的工作點(diǎn)和改變負(fù)阻抗變換器引入的損耗大小。
[0031]請(qǐng)參閱圖3?9，短波頻段電小天線的有源寬帶匹配方法的具體實(shí)施步驟如下:
(I)獲取電小天線的阻抗數(shù)據(jù)。通過電磁計(jì)算軟件仿真或?qū)嶒?yàn)測(cè)量得到短波頻段電小天線的阻抗數(shù)據(jù)和一端口參數(shù)文件。
[0032](2)確定負(fù)阻抗變換器中各元件的大小。根據(jù)所處頻段確定隔直電容和扼流電感的大小，使它們能在該頻段內(nèi)真正起到隔直流通交流和隔交流通直流的作用；根據(jù)電小天線阻抗虛部的特點(diǎn)選取合適的電容與電感串聯(lián)組合作為負(fù)阻抗變換器的負(fù)載，使實(shí)現(xiàn)的非福斯特電抗元件能夠最大程度地抵消電小天線的阻抗虛部；根據(jù)所用晶體管的數(shù)據(jù)手冊(cè)和直流等效電路確定偏置電阻的大小，使晶體管工作在期望的工作點(diǎn)上。
[0033](3)調(diào)節(jié)負(fù)阻抗變換器中各元件的大小。在ADS中利用步驟(I)中得到的一端口參數(shù)文件建立天線的一端口參數(shù)模型，根據(jù)步驟(2)中初步確定的元件值建立負(fù)阻抗變換器的電路原理圖，將二者相連接，查看與非福斯特電抗元件作用后天線的阻抗特性，調(diào)節(jié)負(fù)阻抗變換器的負(fù)載和偏置電阻使得天線阻抗虛部剩余量的絕對(duì)值最小而阻抗實(shí)部的增加量不多。阻抗實(shí)部的增加將體現(xiàn)為負(fù)阻抗變換器的傳輸損耗，但是另一方面，阻抗實(shí)部的增加有利于下一步無(wú)源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，所以需要將阻抗實(shí)部的增加控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，使得引入的損耗在可接受范圍內(nèi)并且后面的無(wú)源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)能夠設(shè)計(jì)出來(lái)。
[0034]其中，ADS是美國(guó)安捷倫公司開發(fā)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件,其全稱為AdvancedDesign System,它是當(dāng)前射頻和微波領(lǐng)域電子設(shè)計(jì)的主流自動(dòng)化工具,該軟件功能強(qiáng)大、仿真手段豐富，能極大提高復(fù)雜電路的設(shè)計(jì)效率。
[0035](4)確定無(wú)源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)。在此根據(jù)天線與非福斯特電抗元件作用后的阻抗特點(diǎn)選取合適的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以天線與非福斯特電抗元件作用后的阻抗為匹配對(duì)象，利用ADS的優(yōu)化功能或者實(shí)頻算法確定網(wǎng)絡(luò)中各元件的數(shù)值和傳輸線變壓器的變比，達(dá)到最終的匹配要求。
[0036](5)計(jì)算匹配后天線的電特性。在ADS中直接得到考慮有源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)后電小天線的端口特性如輸入阻抗和電壓駐波比。在ADS中以電小天線在各頻點(diǎn)的初始阻抗值加在有源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)的一端，通過計(jì)算可以得到有源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)在各頻點(diǎn)的傳輸損耗。在ADS中提取有源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)的二端口參數(shù)，在電磁計(jì)算軟件中利用得到的二端口參數(shù)建立二端口網(wǎng)絡(luò)，將該二端口網(wǎng)絡(luò)與天線模型相連接，計(jì)算考慮有源匹配網(wǎng)絡(luò)后天線的各種電參數(shù)包括增益。
[0037]本發(fā)明綜合考慮了非福斯特電抗元件和無(wú)源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)，完成了電小天線匹配的全過程，在非福斯特電抗元件的實(shí)現(xiàn)過程中能夠?qū)σ氲膿p耗進(jìn)行調(diào)控，使得引入的損耗不至于過大又有利于后面無(wú)源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)，在利用非福斯特電抗元件抵消電小天線阻抗虛部時(shí)，用負(fù)電容和負(fù)電感的串聯(lián)組合代替?zhèn)鹘y(tǒng)的單個(gè)負(fù)電容，使得抵消效果更好，本發(fā)明可以評(píng)估匹配網(wǎng)絡(luò)的損耗和計(jì)算考慮匹配網(wǎng)絡(luò)后天線的實(shí)際增益，并且在匹配網(wǎng)絡(luò)中引入了傳輸線變壓器，通過微調(diào)傳輸線變壓器的變比可以補(bǔ)償測(cè)試值和設(shè)計(jì)值之間的偏差。
[0038]對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
[0039]此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
【權(quán)利要求】
1.一種短波頻段電小天線的有源寬帶匹配方法，其特征在于，采用由非福斯特電抗元件和無(wú)源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)構(gòu)成的有源寬帶網(wǎng)絡(luò)作為匹配網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)電小天線和發(fā)射機(jī)或接收機(jī)之間的匹配；電小天線連接負(fù)阻抗變換器的端口 1，通過負(fù)阻抗變換器實(shí)現(xiàn)的非福斯特電抗元件抵消電小天線過大的阻抗虛部，負(fù)阻抗變換器的端口 2連接無(wú)源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)的端口 3，通過無(wú)源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)對(duì)與非福斯特電抗元件作用后的天線阻抗進(jìn)行變換，無(wú)源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)的端口 4連接發(fā)射機(jī)/接收機(jī)； 其具體操作步驟如下:(I)通過電磁計(jì)算軟件仿真或?qū)嶒?yàn)測(cè)量獲取電小天線的阻抗數(shù)據(jù)；(2)確定負(fù)阻抗變換器中各元件的大小；(3)調(diào)節(jié)負(fù)阻抗變換器中各元件的大??；(4)確定無(wú)源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)；(5)計(jì)算匹配后天線的電特性。
2.一種如權(quán)利要求1所述的短波頻段電小天線的有源寬帶匹配方法的匹配電路，其特征在于，包括無(wú)源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)和負(fù)阻抗變換器；所述無(wú)源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)包括傳輸線變壓器、電感和電容，通過改變電感和電容的連接方式形成兩種不同類型的無(wú)源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)，對(duì)與非福斯特電抗元件作用后的天線阻抗進(jìn)行匹配； 所述負(fù)阻抗變換器中包含兩個(gè)低噪聲雙結(jié)型晶體管、偏置電阻、扼流電感、隔直電容和負(fù)載；低噪聲雙結(jié)型晶體管A的基極分別連接偏置電阻Rzl、扼流電感Lx2和隔直電容Cx2，偏置電阻Rzl另一端通過扼流電感Lx4分別連接低噪聲雙結(jié)型晶體管A的集電極和負(fù)載電感U，扼流電感Lx2另一端通過偏置電阻Ryl分別連接偏置電阻Rxl并接地，偏置電阻Rxl另一端通過扼流電感Lxl分別連接隔直電容Cxl和低噪聲雙結(jié)型晶體管A的發(fā)射極；所述隔直電容Cx2另一端分別連接扼流電感Lx3、負(fù)載電容Cp扼流電感Lx5和低噪聲雙結(jié)型晶體管B的集電極，扼流電感Lx3另一端連接電源Vtkl的正極,負(fù)載電容Clj另一端連接負(fù)載電感Llj另一端，扼流電感Lx5另一端通過偏置電阻Rz2分別連接隔直電容Cx3、扼流電感Lx6和低噪聲雙結(jié)型晶體管B的基極，隔直電容Cx3另一端通過扼流電感Lx8連接電源Vtk2的正極，扼流電感Lx6另一端通過偏置電阻Ry2分別連接偏置電阻Rx2、隔直電容Cx4并接地，偏置電阻Rx2另一端通過扼流電感Lx7分別連接低噪聲雙結(jié)型晶體管B的發(fā)射極和隔直電容Cx4的另一端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的短波頻段電小天線的有源寬帶匹配方法的匹配電路，其特征在于，所述扼流電感和隔直電容共同作用使實(shí)現(xiàn)非福斯特電抗元件的電路具有合適的直流通路和交流通路。
4.根據(jù)權(quán)利要求2?3之一所述的短波頻段電小天線的寬帶有源匹配方法的匹配電路，其特征在于，所述低噪聲雙結(jié)型晶體管的型號(hào)為NE68133。
【文檔編號(hào)】H03H7/38GK104202007SQ201410409602
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月19日
【發(fā)明者】林歡, 鄭會(huì)利, 馮茂秘, 禹潤(rùn)清 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)