一种效率约束的宽带天线有耗匹配网络优化设计方法作者：秦浩 张小林 高火涛来源：《山东工业技术》2017年第17期 摘 要：通过分析串联电容或并联电感取无穷大值时的物理含义，提出了一种普适的宽带天线有耗匹配网络拓扑结构，推导了天线辐射效率的表达式。以辐射效率作为约束，采用遗传算法对该网络参数进行优化设计。仿真结果表明，该方法对宽带天线匹配网络设计具有重要的工程应用价值。
关键词：宽带天线；有耗匹配网络；辐射效率
DOI：纱窗角码10.16640/jki.37-1222/t.2017.17.139
1 引言
为了尽可能减小天线反射回馈线的能量，使天线与馈线之间更好地匹配，可以在天线和馈线之间插入匹配网络。为了不降低天线的辐射效率，匹配网络通常由损耗较低的电容、电感和传输线变压器组成。但当天线的工作频带较宽，而天线本身不具有宽带特性时，则需要
在匹配网络中加入有耗元件，在天线匹配和效率之间进行折衷。
天线宽带匹配网络一般采用实频法双模单待[1，m2卡>淤泥固化2]或直接优化法[3，4]进行设计。前者可以根据天线的输入阻抗综合出梯形网络，使得馈线到天线的传输功率最大，但其设计所得的传输线变压器为任意变压比，并不一定容易实现。后者则是针对预设匹配网络拓扑结构，采用优化算法对其元件参数进行优化设计，对预设的拓扑结构依赖性较强，灵活性差。
本文提出一种普适的宽带天线匹配网络拓扑结构，包括有耗和无耗网络两部分，并以匹配网络的效率作为约束条件，用于宽带匹配网络的优化设计。通过对ecall测试20～100MHz鞭状天线的有耗匹配网络设计及电性能仿真，验证了该方法的有效性，保证天线在宽带匹配的情况下具有较高的辐射效率。
2 匹配网络优化设计方法
2.1 匹配网络拓扑结构
天线的匹配网络通常为电容、电感组成的钟罩阀L型、Π型或T型拓扑结构，当天线的阻抗值偏离馈线特性阻抗较大时，采用传输线变压器进行阻抗变换。对于鞭状天线等具有谐振特
性的天线，在无耗匹配网络与馈线之间插入一个Π型电阻网络[5]，以牺牲一部分效率的方式实现宽频带内阻抗匹配。
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