该实例说明了如何用小单极子的形式在电阻源和电容负载之间设计双调谐l段匹配网络matchingnetwork
对象。l型部分由两个电感组成。该网络实现了共轭匹配,保证了单个频率下的最大功率传输。这个例子需要以下产品:
天线工具箱™
通过天线工具箱创建一个四分之一波长的单极子天线,谐振频率约为1ghz。为本例的目的,我们选择一个方形的侧面地平面 .
耐火的= 1 e9;speedOfLight = physconst (“光速”);λ= speedOfLight /耐火的;L = 0.25 *λ;dp =单极(“高度”L,“宽度”L / 50,...“GroundPlaneLength”0.75 *λ...“GroundPlaneWidth”0.75 *λ);
指定源(发生器)阻抗,参考(传输线)阻抗和负载(天线)阻抗。在本例中,是负载Zl0
将是频率为500 MHz的非谐振(小)单极子,这是谐振频率的一半。源的等效阻抗为50欧姆。
f0 =耐火的/ 2;z = 50;Z0 = 50;f0 Zl0 =阻抗(dp);Rl0 =实际(Zl0);Xl0 =图像放大(Zl0);
定义用于分析的频率点的数量,并设置一个约500mhz的频带。
《不扩散核武器条约》= 30;fspan = 0.1;Fmin = f0*(1 - (fspan/2));Fmax = f0*(1 + (fspan/2));freq = unique([f0 linspace(fmin,fmax,Npts)]);
计算负载反射系数和源与天线之间的功率增益。
S =参数(dp, freq);GammaL = rfparam(S, 1,1);Gt = 10*log10(1 - abs(GammaL).^2);
在史密斯图上绘制输入反射系数,显示了该天线在500 MHz工作频率附近的电容性行为。史密斯图的中心表示与参考阻抗的匹配条件。反射系数的位置围绕 确认存在严重的阻抗失配。
图一=图;GammaL hsm = smithplot(图一,频率,“线宽”, 2.0,“颜色”,“米”,...“视图”,“右下角”,“LegendLabels”, {“#伽马L”});
绘制提供给负载的功率图。
图=图;情节(频率* 1 e-6 Gt,“米”,“线宽”2);网格在包含(“频率(MHz)”) ylabel (“(dB)级”)标题(“负载供电”)
正如功率增益图所示,在工作频率(500 MHz)附近大约有20 dB的功率损耗。
匹配的网络必须保证在500mhz的最大功率传输。l段双调谐网络实现了这个目标[1]。如图所示的网络拓扑由一个与天线串联的电感和一个分流电感组成,前者抵消了500mhz的大电容,后者进一步提高输出电阻以匹配源阻抗50 .
使用matchingnetwork
目的根据源阻抗、负载阻抗和中心频率创建各种匹配的网络电路。
matchnw = matchingnetwork (“CenterFrequency”f0,“LoadImpedance”Zl0,“带宽”, 50 e6);matchnw.clearEvaluationParameter (1);%清除默认约束
产生的电路中每个元件的值如下所示。
[circuit_list, performance] = circuitdescription(匹配西北)
circuit_list =4×5表circuitName component1Type component1Value component2Type component2Value ___________ ______________ _______________ ______________ _______________ 电路1”auto_1“2.97”系列L”e-07”分流L”1.0359 e-07电路2“auto_2”“C”系列3.4115 e-13”分流L”6.1094 e-08电路3“auto_3”“分流C”2.3801 e-11”系列L”8.0817 e-08电路4“auto_4”"Shunt L" 4.2569e-09 "Series L" 7.2871e-08
性能=4×4表circuitName evaluationPassed testsFailed performanceScore ___________ ________________ ____________ ________________ 电路1”auto_1“{(“是”)}{0 x0双}{[0]}电路2“auto_2”{(“是”)}{0 x0双}{[0]}电路3“auto_3”{(“是”)}{0 x0双}{[0]}电路4“auto_4”{(“是”)}{0 x0双}{[0]}
匹配的网络电路是通过射频工具箱创建的,它由两个电感组成,其值已在上面计算。该网络的s参数在以工作频率为中心的频带上计算。
根据所需的匹配网络计算s参数(本例使用电路#2)。
ckt_no = 4;Smatchnw =参数(matchnw, freq, Z0, ckt_no);
匹配网络的电路元件表示如下所示。
disp (matchnw.Circuit (ckt_no))
[1 2 3] Name: 'auto_4' NumPorts: 2个端子:{'p1+' 'p2+' 'p1-' 'p2-'}
计算匹配网络下天线负载的输入反射系数/功率增益。
Zl =阻抗(dp、频率);GammaIn = GammaIn (Smatchnw Zl);Gtmatch = powergain (Zl Smatchnw, z,“Gt”);Gtmatch = 10 * log10 (Gtmatch);
绘制输入反射系数和输出到天线的功率,有和没有匹配的网络。Smith®图表图显示了通过其中心的反射系数轨迹,从而确定了匹配。在500 MHz的工作频率下,发电机将最大功率传递给天线。匹配在工作频率的任意一侧降低。
添加(hsm频率,GammaIn);hsm.LegendLabels (2) = {“#伽马”};歌舞青春。视图=“全部”;
向负载提供的功率。
图(图二)在情节(频率* 1 e-6 Gtmatch,“线宽”2);轴([min(频率)* 1 e-6 e-6马克斯(频率)* 1,-25,0])传说(“不匹配网络”,“双调优”,“位置”,“最佳”);
的匹配网络设计师应用程序允许设计匹配的网络或查看现有的matchingnetwork
对象。在命令行键入此命令以打开匹配网络设计师应用程序使用。matchnw
对象和选择auto_4
节点查看相应的电路。
matchingNetworkDesigner (matchnw)
[1] M. M. Weiner,单极天线,Marcel Dekker, Inc.,CRC出版社,Rev. Exp edition,纽约,第110- 1118页,2003。