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电路理论经过180年的发展历史仍然充满活力,随着电子信息技术的发展,电路理论已渗透到各个领域,推动着科技发展和人类的进步。在无信通信系统中,随着工作频率的不断升高,宽带匹配理论提出的“匹配”也包含了更多的内涵。常见的匹配网络设计都只考虑网络参数的变化对系统性能的影响,并没有考虑负载变化的影响。为了研究负载变化对匹配网络性能的影响,提出了最小失配网络理论。所谓最小失配网络是指对终端阻抗变化不灵敏的匹配网络,研究的负载是时变的,可将其看做宽带匹配理论的延伸。寻求最小失配网络的解,确定存在解析解的条件,如何解,如何将最小失配网络理论应用于具体的匹配网络设计都是有待解决的问题。本文以最小失配网络的理论为基础,采用理论计算和数值仿真相结合的方法,设计了最小失配滤波器、无耗和有耗的最小失配天线匹配网络和自适应匹配网络。本文的主要内容如下：(1)研究了最小失配网络的网络函数、网络特性参量,提出以最小失配网络的输入端口反射系数模值作优化目标函数,分析最小失配网络的关键参数。介绍了遗传算法和精英保留非劣排序遗传算法的基本思想和设计流程。(2)研究了Butterworth、Chebyshev、Elliptic三种特定滤波器的特性,基于最小失配网络理论,采用优化算法设计了无源的最小失配低通滤波器和耦合谐振带通滤波器。分析了最小失配滤波器随负载变化的特性,并与其它方法构成的滤波器进行了比较。仿真分析表明基于最小失配网络理论设计的滤波器,其特性随负载变化不灵敏。(3)对无耗和有耗天线匹配网络的输入端口反射系数模值和传输功率增益进行了分析,采用多目标的NSGA-Ⅱ优化算法分别对天线的无耗匹配网络、加载由纯电阻构成Π型衰减器的有耗网络和加载并联RLC的不规则有耗网络进行了优化仿真。仿真结果表明,有耗网络以增益降低来换取抑制负载变化的能力,加载Π型衰减器的最小失配网络有60%的相对带宽。加载并联RLC的不规则有耗网络,保证抑制负载变化的同时,使天线在宽带范围内效率达到50%。(4)通过对网络拓扑结构的的分析,选取可变电抗元件组成的n型网络作匹配网络。提出了一种新的解析算法,该算法的目标是使输入端反射系数的模值变小,保证网络特性随负载变化不灵敏；如果不满足这个要求,则转为使传输功率增益变大。根据电路理论,研究了匹配网络中各元件参数值的解析关系,实现了网络元件随负载变化而变化的自适应调整。