论文部分内容阅读
近些年,移动通信技术得到了迅速发展,天线作为移动通信系统中的关键部分,其性能的优劣将影响整个通信系统的工作状态。随着新的频段被用于移动通信,需要安装工作于不同频段的天线。为了减少天线数目,降低成本,节省架设空间,以及避免天线间的相互干扰,需要研制宽频带天线,使一款天线尽可能覆盖多个工作频段。宽带匹配以实现射频系统在工作频段内从源端到负载端的最大功率传输为目的,可以作为实现天线宽频化的一种方法。宽带匹配技术应用在天线、功率放大器等各种电子系统中,其目的是在信号源和负载端构建一个宽带匹配网络,减少信号反射功率。简易实频技术作为宽带匹配网络设计的一种有效方法,无需计算负载的等效模型,也不用预先假定匹配网络的拓扑结构,通过使用归一化散射参量描述待设计网络,结合负载的反射系数,构建传输功率增益函数,利用算法优化增益函数,获得工作频带范围内传输功率增益最大的网络。本文主要研究工作和创新点包含以下几个方面:1、研究了经典简易实频技术的基本算法,经典简易实频技术在求解最大传输功率增益的过程中采用Levenberg-Marquardt算法(LM算法),该算法的寻优结果易受初始值的影响,导致在设计匹配网络的过程中,需要人为依据经验提供初始值,经过多次调试才可能获得较好的匹配结果,本论文基于入侵野草算法(Invasive Weed Optimization,IWO),提出一种新的混合优化算法,用该混合算法改进经典简易实频技术,改进后的技术无需人为提供初始值,设计过程简便。2、采用经典简易实频技术设计的双端口集总参数匹配电路,在低频情况下,匹配电路可以较好地工作,但是工作在高频,电容器和电感器具有分布参数特性,而且元件之间的距离无法忽略。因此本文对经典简易实频技术作出改进,将无源集总参数匹配网络转化为微带电路,不仅更好适应了高频场景,而且便于和负载端天线集成在一起进行加工。3、针对IEEE 802.11a协议应用场景,仿真优化设计了一款矩形介质谐振器天线(Rectangular dielectric resonator antenna,RDRA),为了使该天线达到IEEE 802.11a所需带宽,采用本文提出的改进型简易实频技术设计匹配网络,利用电路仿真软件对匹配后的天线系统进行仿真优化。仿真结果表明,匹配效果良好,相对带宽提升了 44.3%。4、优化设计了一款双面印刷偶极子基站天线,-10dB带宽为0.763～0.924GHz,利用改进后的简易实频技术设计宽带匹配网络,对匹配后的天线系统进行加工测试。测试结果表明,匹配后的天线带宽为0.728～1.01GHz,相对带宽提升了 69.98%,可以同时覆盖CDMA和GSM-900频段。