基于简化实频方法的宽带天线阻抗匹配网络设计

武军伟 龚子平 万显荣 柯亨玉

(武汉大学电子信息学院电波传播实验室，湖北 武汉 430079)

1.引 言

天线与馈线之间的阻抗匹配程度直接影响到天线与收发信机之间的信号传输效率。为实现小型化短波天线输入阻抗的宽带化，在天线与馈线间插入宽带匹配网络进行补偿，减少由阻抗失配引起的损耗，提高馈电效率[1]。

针对宽带阻抗匹配网络的优化设计问题，Carlin于1977年提出了基于线性分段折线逼近最佳网络特性的原始实频方法[2]。自Carlin之后原始实频方法得到了许多改进，并演变为直接计算实频方法[3]和简化实频方法[4]。简化实频方法采用实归一化的散射参量矩阵函数描述二端口匹配网络，以散射参量矩阵函数为变量，优化匹配网络的传输功率增益TPG(定义为负载得到的实际功率与信号源的资用输出功率之比)，然后将得到的散射参量矩阵函数变换为策动点函数(阻抗或导纳函数)，运用网络综合技术将策动点函数实现为物理网络，完成匹配网络的设计。

简化实频方法避免了原始实频方法中策动点函数实部的折线表示和相应的希尔伯特变换处理，方法简便，程序计算简单快速[5]。同时，该方法克服了电路CAD软件直接优化方法(在软件中预先指定

网络的拓扑结构，然后直接对元件取值进行优化)中预设的网络结构不合理、网络增益特性与元件取值之间具有高阶非线性关系的缺点。

然而，简化实频方法也存在自身的局限性。由于网络散射参量函数形式的限制，以及缺乏对网络增益带宽理论极限的预估，特定网络阶数和零频传输零点阶数下的单次优化过程并不一定能够收敛到或者比较好地逼近目标传输功率增益。……