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宽带匹配网络理论及应用研究

程书田  
【摘要】: 本文主要研究宽带匹配网络的理论及其应用,包括理论研究和工程设计两部分。 在理论研究中,首先从网络的基本知识着手,讨论了宽带匹配的各种理论,在此基础 上,给出了单路通信系统中匹配网络的各种设计方法,为了实际工程设计的需要,也 简要讨论了多路通信系统中宽带匹配网络的设计方法;在工程设计中,包括两部分: 一部分是VHF和UHF多路收发耦合器耦合匹配网络的研制,另一部分是宽带微波FET 放大器的优化设计,前者属于无源负载匹配网络的设计,后者属于有源负载匹配网络 的设计,这是两个科研项目。 本文的主要研究结果如下: (1)指出传统的综合设计法中,切比雪夫(等波纹)型综合和巴特沃思(最平坦)型综 合存在两个非最优问题:一是综合出的元件值并非是最优的;二是综合出的网络结构 并非是最优的。同时提出了解决方法。 (2)提出了随机初始值优化法,此方法与先进的Powell方向加速法相结合,运 用于优化高度非线性目标函数取得了很好的效果,为优化复杂的匹配网络提供了一种 行之有效的方法。 (3)提出了一些新型的目标函数形式,并将提高设计成功率的方法——中心值设 计法应用于宽带匹配网络的优化设计中,使设计成功率明显提高。 (4)设计出了两个四路耦合匹配网络(VHF和UHF),讨论了设计难点及处理方 法,给出选择匹配网络结构的原则,并具体给出了建立优化目标函数的方法、步骤和 应注意的事项,同时也提出了提高设计成功率的具体措施,使设计达到“一次成功”, 基本上不需要调试。 (5)对宽带微波FET放大器的优化设计方法进行了研究。其输入匹配网络、输 出匹配网络和级间匹配网络的设计属于有源负载匹配网络的设计。编写了优化程序, 利用本程序可以很容易地设计出高性能的微波FET放大器。本研究方法已通过部级鉴 定。(本文第七章是该研究方法的简介) (6)提出了一种新型的宽带微波有源偏置电路结构形式,与传统的微波偏置电路 相比具有更宽的频带,使偏置电路对微波器件性能的影响大大减小。


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