【摘 要】在分析匹配網(wǎng)絡(luò)性能基礎(chǔ)上， 重點討論了由分立元件構(gòu)成的Γ形、T形和∏形匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計， 并用Smith圓圖軟件對設(shè)計實例進行仿真。最后， 闡述了這種由分立元件構(gòu)成的匹配網(wǎng)絡(luò)的局限性。

【關(guān)鍵詞】Γ形匹配網(wǎng)絡(luò) T形匹配網(wǎng)絡(luò) ∏形匹配網(wǎng)絡(luò) 匹配網(wǎng)絡(luò)

一、引言

在短波通信電路設(shè)計中，由于一般短波天線的阻抗隨著頻率的變化而變化劇烈，與實際標稱阻抗50Ω差距太遠，為了達到最大效率通信通常在功率放大器和天線之間需要插入一個無源的網(wǎng)絡(luò)，用于功率放大器和天線的阻抗的匹配，我們稱之為短波天線調(diào)諧器。 本論文主要分析了Γ型、T型、∏型網(wǎng)絡(luò)在短波天線調(diào)諧器匹配領(lǐng)域使用方式和如何選擇匹配網(wǎng)絡(luò)。同時在選擇匹配網(wǎng)絡(luò)我們注意的事項。

二、Γ形匹配網(wǎng)絡(luò)

在短波天線調(diào)諧器中Γ形匹配網(wǎng)絡(luò)式最常見的調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)形式。短波天線調(diào)諧器Γ形匹配網(wǎng)絡(luò)主要由主要有9個并到地的電容和10個串聯(lián)電感組成，Γ形匹配網(wǎng)絡(luò)是一種窄帶網(wǎng)絡(luò)，它不僅完成阻抗變換功能， Γ形匹配網(wǎng)絡(luò)器件組成了低通濾波器，兼顧了低通濾波的作用。

首先根據(jù)常規(guī)天線的阻抗特性我們知道當天線得阻抗主要位于可調(diào)諧區(qū)域中（圖1中A區(qū)），在A區(qū)我們主要采用Γ形匹配網(wǎng)絡(luò)方式進行阻抗的匹配。

Γ形匹配網(wǎng)絡(luò)的匹配方式是首先調(diào)整10個二進制串聯(lián)電感和9個二進制并聯(lián)電容將阻抗調(diào)整到駐波比在VSWR=1.5區(qū)域內(nèi)。

Γ形匹配網(wǎng)絡(luò)的調(diào)諧

Γ形匹配網(wǎng)絡(luò)相對來說是最簡單的一種匹配方式，但是其局限性是顯而易見的，它的匹配能力只限于在可調(diào)諧區(qū)域中，一旦天線阻抗沒有在可調(diào)諧區(qū)域中，此匹配網(wǎng)絡(luò)就無法完成阻抗匹配。

三、T形匹配網(wǎng)絡(luò)

這種匹配網(wǎng)絡(luò)在天線調(diào)諧器中比較少見，屬于比較特殊的一類匹配方式。用我們常規(guī)的的Smith圓圖來分析比較復(fù)雜。由前端二進制串聯(lián)電感、二進制并聯(lián)電容、以及天線根部串聯(lián)電感組成。網(wǎng)絡(luò)形式如圖2。

首先我們需要通過對L1、L2、C分析確定其對天線阻抗的影響，分析哪種器件影響到天線阻抗的電阻分量和哪種器件影響電抗分量。我們采用先將C置于一預(yù)定的值，然后根據(jù)駐波比檢測器中的電阻RP 、相位PH和駐波比VSWR指示信息按二進制逐次逼近算法調(diào)節(jié)L2， 使天線阻抗中的電阻分量接近50Ω， 然后再以二進制逐次逼近算法調(diào)節(jié)L1， 使天線阻抗中的電抗分量接近0. 如此反復(fù)微調(diào)L2和L1，最終使駐波比小于等于1.5 ，即網(wǎng)絡(luò)匹配成功.顯而易見這種調(diào)諧方式已經(jīng)不同于前面的Γ形匹配網(wǎng)絡(luò)匹配方式。這種方式可以明顯的看出采用了先預(yù)置的方式，再用電感二進制逼近的方式調(diào)諧。

四、∏形匹配網(wǎng)絡(luò)

∏形匹配網(wǎng)絡(luò)也是我們比較常用的方式。10個二進制串聯(lián)電感和9個二進制并聯(lián)電容以及根部并聯(lián)電容組成。這網(wǎng)絡(luò)里在我們天調(diào)里面也是很一種常用的匹配方式。其實我們的短波天線調(diào)諧器就是Γ形匹配網(wǎng)絡(luò)和∏形匹配網(wǎng)絡(luò)的混用，因為我們天線的阻抗不可能完全處于圖1所示的可調(diào)諧區(qū)域。在某些頻率點上天線的阻抗有可能位于不可調(diào)諧區(qū)域。像我們的4m鞭狀天線在頻率低端天線阻抗就位于不可調(diào)諧區(qū)域。這個時候就需要∏形匹配網(wǎng)絡(luò)進行匹配。

當我們的天線阻抗位于不可調(diào)諧區(qū)域時，我們的Γ形匹配網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不能完成阻抗匹配了。這時就需要我們∏形匹配網(wǎng)絡(luò)。首先通過加入合適的根部并到地的并聯(lián)電容將天線阻抗從不可調(diào)諧區(qū)域拉出到調(diào)諧區(qū)域，而后我們就可以采用Γ形匹配網(wǎng)絡(luò)匹配方式將天線阻抗匹配到50Ω附近，駐波比滿足VSWR≤1.5。

短波天線調(diào)諧器的調(diào)諧能力主要取決于天線的網(wǎng)絡(luò)能力，雖然這幾種網(wǎng)絡(luò)都可以完成匹配，但是他們匹配能力有限。好的匹配網(wǎng)絡(luò)可以在短波范圍在3～30 MHz內(nèi)完成天線阻抗的匹配。同時，許多實際的匹配網(wǎng)絡(luò)并不是僅僅為了減小功率損耗而設(shè)計的，它們還具有減小噪聲干擾、提高功率容量和提高頻率響應(yīng)的線性度等功能。

由于我們在匹配網(wǎng)絡(luò)里均使用的是大功率的電容和電感等分立元件。由于器件的本身的損耗、器件的連接和排版鋪地等帶來的分布參數(shù)影響，其對射頻信號的損耗也比較大。另外短波天線調(diào)諧器都采用的是二進制的網(wǎng)絡(luò)器件，通過繼電器通斷來控制網(wǎng)絡(luò)器件的增加和減少。器件中最小的器件值即為二進制最小步進。所以不同的匹配網(wǎng)絡(luò)所使用的分立器件的個數(shù)也不一樣。器件越多，功率損耗就越大。所以二進制步進的選取也是一個很重要的環(huán)節(jié)。所以一個好的匹配網(wǎng)絡(luò)不但可以提高調(diào)諧能力同時也能就那個可能大的減小功率損耗。

五、結(jié)束語

在短波天線調(diào)諧器中，這幾種匹配網(wǎng)絡(luò)都有可能涉及到，我們常規(guī)的短波天線調(diào)諧器主要使用了Γ形匹配網(wǎng)絡(luò)和∏形匹配網(wǎng)絡(luò)的混用。在可調(diào)諧區(qū)域我們采用Γ形匹配網(wǎng)絡(luò)，在不可調(diào)諧區(qū)域我們采用∏形匹配網(wǎng)絡(luò)將阻抗先調(diào)整到可調(diào)諧區(qū)域再通過∏形匹配網(wǎng)絡(luò)來匹配天線阻抗。任何一種匹配網(wǎng)絡(luò)都不是萬能的，我們需要根據(jù)特定的條件來選擇最優(yōu)的匹配網(wǎng)絡(luò)。來達到最佳匹配。

參考文獻：

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