功率重构网络与可重构阻抗匹配网络研究

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传统射频电路因其设计理论丰富、电路形式多样等优点,广泛的用于通信,雷达和定位系统当中。随着技术的发展和复杂的通信场景的出现,人们对通信、雷达和定位系统的灵活性提出了更高的要求。但是,传统的射频电路往往只针对单一功能进行设计。如功分器的功分比,阻抗变换器匹配的负载阻抗值,滤波器的极点与零点数量和耦合器的耦合系数等,这些参数一旦确定就不可更改。可重构射频电路在传统的射频电路的基础上考虑了重构特性,在传统射频电路设计的基础上加入一些电控元件,用电控的方式改变可重构射频电路的一些参数。本文应用一种基于全波去嵌法的场路协同仿真方法,根据可重构电路设计中遇到的实际问题,研究了两种可重构电路-功率重构网络和可重构阻抗匹配网络。功率重构网络应用于多输入情况下的功率控制。其既可以将多个输入合成也可以将某个输入功分或多路输入同时工作互不影响。本文首先对可重构功分器的拓扑结构进行拓展得到功率重构网络的拓扑结构。然后根据拓扑结构给出了功率重构网络的电路实现方式。最后,本文设计并加工了一款2×2功率重构网络。测试结果表明,综合考虑它的三种工作状态,2×2功率重构网络的插入损耗均小于1.92dB,回波损耗均大于22.8dB。可重构阻抗匹配网络作为可重构射频电路或者可重构天线的匹配电路出现,用于将不同工作模式下的输入阻抗匹配至端口阻抗。本文基于PIN二极管的模型提出了一款新型的可重构阻抗匹配网络结构。仅仅利用一个嵌入PIN二极管的枝节就可以实现两种不同输入阻抗的匹配,不需其他集总元件。另外,本文还针对这种结构提出了一种简化求解匹配枝节长度的方法,通过这种方法使得可重构阻抗匹配网络的各个参数都可以以解析解的形式表示出来且误差在可接受的范围内。测试结果表明,可重构阻抗匹配网络在匹配两个不同的输入阻抗的状态下插入损耗均小于0.4dB,回波损耗均大于30dB,且仿真与实测结果的一致性较好。
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