微带线匹配网路设计原理

宽带圆极化微带天线分析与设计一、本文概述本文旨在深入探讨宽带圆极化微带天线的分析与设计。

随着无线通信技术的飞速发展，天线作为无线通信系统的关键组成部分，其性能直接影响到整个系统的传输质量和效率。

宽带圆极化微带天线作为一种重要的天线类型，具有宽频带、圆极化、低剖面、易集成等优点，因此在卫星通信、移动通信、雷达系统等领域具有广泛的应用前景。

本文将首先介绍宽带圆极化微带天线的基本原理和特性，包括其辐射机制、极化特性、带宽特性等。

随后，将详细分析宽带圆极化微带天线的设计方法，包括天线尺寸的选择、馈电方式的设计、介质基板的选取等。

在此基础上，将探讨影响天线性能的关键因素，如阻抗匹配、交叉极化、增益等，并提出相应的优化策略。

本文还将通过具体的案例分析，展示宽带圆极化微带天线在实际应用中的性能表现。

通过对比分析不同设计方案下的天线性能，为工程师和研究者在实际应用中提供有益的参考。

本文将总结宽带圆极化微带天线的设计与优化策略，并展望其未来的发展趋势和应用前景。

通过本文的研究，旨在为宽带圆极化微带天线的分析与设计提供理论支持和实践指导。

二、圆极化微带天线的基本原理圆极化微带天线是一种能够在空间中产生圆形极化波的天线，它具有独特的电磁辐射特性，广泛应用于无线通信、雷达探测和卫星通信等领域。

了解圆极化微带天线的基本原理对于其分析与设计至关重要。

圆极化波是一种电磁波，其电场矢量在空间中随时间旋转，形成一个圆形的轨迹。

圆极化微带天线通过特定的设计和构造，能够在其辐射区域内产生这样的圆形极化波。

这种波形的特性在于，无论接收天线的极化方式如何，圆极化波都能在一定程度上被接收，因此具有更好的抗干扰能力和更广泛的适用性。

圆极化微带天线的基本原理主要基于电磁场理论和天线辐射原理。

它通过在微带天线的辐射贴片上引入特定的相位差，使得天线的两个正交分量产生90度的相位差，从而形成圆极化波。

这种相位差可以通过在辐射贴片上刻蚀特定的槽口或引入附加的相位延迟线来实现。

本文主要对射频功率放大器电路设计进行介绍，主要介绍了射频功率放大器电路设计思路部分，以及部分设计线路图一、阻抗匹配设计大多数PA都内部集成了到50欧姆的阻抗匹配设计网络，不过也有一些高功率PA 将输出端匹配放在集成芯片外部，以减小芯片面积。

常用的匹配设计有微带线匹配设计、分立器件匹配设计网络等，在典型设计中有可能会将两者共同使用，以改善因为分立器件数值不连续带来的匹配设计不佳的问题。

PA阻抗匹配设计原理和射频中的阻抗匹配相同，都是共轭匹配设计，主要实现功率的最大传输。

常用工具可以使用Smith圆图来观察阻抗匹配设计变化，同时用ADS软件来完成仿真。

二、谐波抑制由本人微博《射频功率放大器 PA 的基本原理和信号分析》得知，谐波一般是由器件的非线性产生的倍频分量。

谐波抑制对于CE、FCC认证显得尤为重要。

由于谐波的频率较分散，所以一般采用无源滤波器来衰减谐波分量，达到抑制谐波的效果。

不仅PA，其它器件包括调制信号输出端都有可能产生谐波，为了避免PA对谐波进行放大，有必要在PA输入端即添加抑制电路。

上图所示无源滤波器常用于2.4G频段的芯片输出端位置，该滤波器为五阶低通滤波器，截止频率约为3GHz，对2倍频和3倍频的抑制分别达到45.8dB和72.8dB。

使用无源滤波器实现谐波抑制有以下优点：l 简单直接，成本有优势l 良好的性能并且易于仿真l 可以同时实现阻抗匹配设计三、系统设计优化系统设计优化主要从电源设计，匹配网络设计出发，实现PA性能的稳定改善。

3.1 电源设计功率放大器是功耗较大的器件，在快速开关的时候瞬间电流非常大，所以需要在主电源供电路径上加至少10uF的陶瓷电容，同时走线尽量宽，让电容放置走线上，充分利用电容储能效果。

PA供电电源一般有开关噪声和来自其它模块的耦合噪声，可以在PA靠近供电管脚处放置一些高频陶瓷电容。

有必要也可以加扼流电感或磁珠来抑制电源噪声。

从SE2576L的结构框图可以看出，该PA一共由三级放大组成，每一级都单独供电，前面两级作为小信号电压增大以及开关偏置电路，其工作电流较小，最后一级功率放大，其电流很大。

微带传输线的阻抗匹配问题微带传输线的匹配问题串联匹配Rs 为驱动端的输出电阻（电阻值很小）；Z0为传输线特征阻抗；负载端输入电阻很大，近似开路。

为了达到电阻匹配，在驱动端串联电阻R ，使Rs ＋R ＝Z0（电阻串联匹配）当驱动端有一个从5V 降到1V 的脉冲时（具体多大电压不重要），在信号从负载端反射回驱动端之前，驱动端的压降只有2V ，（5－1）/2，相当是Rs ＋R 和Z0分压（如图下部），就是搞不懂为什么会分压，Z0怎么就接地了呢？请教，谢谢！传输线是一对导线组成的，包括信号传播路径和返回路径（即“地”）。

特征阻抗是指传播路径和返回路径之间的等效电阻。

只要信号没达到终端，在任何时刻，在传输线上的任意点，信号都会“感受”到该等效电阻，因为传输线上任意点都要给该点以后的传输线提供能量。

我认为传输线的特征阻抗并不是表示一个串联在源端和终端之间的一个电阻，应该认为在源端看来，它是一个阻值为Z0的到地的一个电阻。

从理想传输线模型（大概是这样，具体忘了，可能有不少问题）可以看到这一点。

信号从源端入射，不断地给分布电容、分布电感提供能量，从左到右建立电磁场，直到信号传送到终端。

并联匹配上面我说的只是源端的情况。

下面说说终端的情况。

信号传到终端时，根据负载的不同，情况不同。

当负载阻抗等于特征阻抗时，信号被负载完全吸收，不会发生反射；当负载阻抗大于特征阻抗时，会有一个电压为正的反射信号，一种典型情况是终端开路，这时反射电压等于入射电压，即全反射；负载阻抗大于特征阻抗时，会有一个电压为负的反射信号，一种典型情况是终端短路，这时反射电压等于负的入射电压。

反射电压和入射电压会在终端叠加，所以当终端负载阻抗很大时，会有信号过冲。

为了抑制信号的反射，需要做阻抗匹配。

所谓的阻抗匹配，就是使得传输线的终端负载等于特征阻抗。

匹配有两种方法：1. 源端串联匹配方法。

这种匹配方法实际上是在传输线上入射一半的信号电压，当信号传到终端时，由于负载阻抗非常大，近似于开路，信号在终端发生全反射，反射电压加上入射电压就等于信号原来的电压了。

微带短截线匹配1、短截线是短路线Z in (d)＝j •Z 0•tg (βd) ＝j •Z 0•tg (λπ2·d)Y in (d)＝－j •Y 0•[1/tg (βd)]＝－j •Y 0•[1/tg (λπ2·d)]所以Y in (8λ)＝－j •Y 0•[1/tg (λπ2·8λ)]＝－j •Y 0•1＝－j •Y 0Y in (83λ)＝－j •Y 0•[1/tg (λπ2·83λ)]＝－j •Y 0•(－1)＝j •Y 02、短截线是开路线：Z in (d)＝－j •Z 0•d tg β1＝－j •Z 0•)2(1d tg ⋅λπY in (d)＝j •Y 0•tg (βd)＝j •Y 0•tg (λπ2·d)所以Y in (8λ)＝j •Y 0•tg (λπ2·8λ)＝j •Y 0•1＝j •Y 0Y in (83λ)＝j •Y 0•tg (λπ2·83λ)]＝j •Y 0•(－1)＝－j •Y 0因此长度为8λ的短路线相当于长度为83λ开路线；长度为83λ的短路线相当于长度为8λ开路线。

3、非平衡短截线与平衡短截线为了使得并联短截线和串联传输线之间的传输影响最小，常常将并联短截线平衡分布于串联传输线的两边。

两段平衡短截线ST 1和ST 2并联后的总电纳必须等于一段非平衡短截线的电纳，所以每一段平衡短截线的电纳必须等于非平衡短截线电纳的一半。

设非平衡短截线的长度为l SA ，平衡短截线的长度为l SB 。

4.1当短截线为短路线时：Y in (l SA )＝－j •Y 0•[1/tg (βl SA )]＝－j •Y 0•[1/tg (λπ2·l SA )] Y in (l SB )＝－j •Y 0•[1/tg (βl SB )]＝－j •Y 0•[1/tg (λπ2·l SB )]因为Y in (l SA )＝2•Y in (l SB )，所以可得1/tg (λπ2·l SA )＝2/tg (λπ2·l SB )，即tg (λπ2·l SB )＝2 tg (λπ2·l SA )，因此)22(2λππλSASB l tg arctg l ⋅⋅=（1）当l SA < 2λ时，有)22(2λππλSASB l tgarctg l ⋅⋅=如：l SA ＝8λ时，)822(2λλππλ⋅⋅=tgarctg l SB )42(2ππλtgarctg ⋅=22arctg ⋅=πλ＝0.1762λ（2）当l SA > 2λ时，有)]22([2λπππλSASB l tgarctg l ⋅+⋅=如：l SA ＝83λ时，)]8322([2λλπππλ⋅+⋅=tgarctg l SB )]432([2πππλtgarctg +⋅= )]2([2-+⋅=arctg ππλ＝0.3238λ4.2当短截线为开路线时： Y in (l SA )＝j •Y 0•tg (βl SA )＝j •Y 0•tg (λπ2·l SA ) Y in (l SA )＝j •Y 0•tg (βl SA )＝j •Y 0•tg (λπ2·l SA )因为Y in (l SA )＝2•Y in (l SB )，所以可得tg (λπ2·l SA )＝2•tg (λπ2·l SB )，即tg (λπ2·l SB )＝21·tg (λπ2·l SA )，因此)221(2λππλSASB l tg arctg l ⋅⋅= （1）当l SA < 2λ时，有)221(2λππλSASB l tg arctg l ⋅⋅= 如：l SA ＝8λ时，)8221(2λλππλ⋅⋅=tg arctg l SB )421(2ππλtg arctg ⋅=)21(2arctg ⋅=πλ＝0.07379λ （2）当l SA > 2λ时，有)]221([2λπππλSASB l tg arctg l ⋅+⋅= 如：l SA ＝83λ时，)]83221([2λλπππλ⋅+⋅=tg arctg l SB )]4321([2πππλtg arctg +⋅= )]21([2-+⋅=arctg ππλ＝0.4262λ。

微带天线工作原理微带天线是一种广泛应用于通信系统中的天线结构，它具有结构简单、制作方便、性能可调和工作频段宽等优点，因此在无线通信系统中得到了广泛的应用。

微带天线的工作原理是基于微带线与辐射负载之间的耦合效应，通过合理设计微带线和辐射负载的结构参数，可以实现对天线的频率、阻抗和辐射特性的调节。

本文将从微带天线的基本结构、工作原理和特点等方面进行详细介绍。

1. 微带天线的基本结构。

微带天线的基本结构包括微带线、辐射负载和基底板三部分。

微带线是由金属导体和绝缘基底组成的，其长度和宽度决定了天线的工作频率和阻抗匹配特性。

辐射负载是用来辐射电磁波的部分，通常是一个金属片或贴片，其结构和尺寸对天线的辐射特性有重要影响。

基底板是支撑微带线和辐射负载的部分，通常采用介质常数较小的材料，如陶瓷基板或塑料基板。

2. 微带天线的工作原理。

微带天线的工作原理主要是基于微带线与辐射负载之间的耦合效应。

当微带线上有高频电流通过时，会在微带线和基底板之间产生电磁场，这个电磁场会通过辐射负载辐射出去，从而实现天线的辐射功能。

微带线的长度和宽度决定了天线的工作频率，而辐射负载的结构和尺寸则影响了天线的辐射特性。

通过合理设计微带线和辐射负载的结构参数，可以实现对天线的频率、阻抗和辐射特性的调节。

3. 微带天线的特点。

微带天线具有结构简单、制作方便、性能可调和工作频段宽等特点。

首先，微带天线的制作工艺相对简单，可以采用印制电路板工艺进行批量生产，成本较低。

其次，微带天线的结构参数可以通过调节微带线和辐射负载的尺寸来实现对天线的频率、阻抗和辐射特性的调节，具有较好的可调性。

最后，微带天线的工作频段较宽，可以满足不同频段的通信需求。

总结：微带天线是一种在无线通信系统中广泛应用的天线结构，其工作原理是基于微带线与辐射负载之间的耦合效应。

通过合理设计微带线和辐射负载的结构参数，可以实现对天线的频率、阻抗和辐射特性的调节。

微带天线具有结构简单、制作方便、性能可调和工作频段宽等特点，因此在无线通信系统中得到了广泛的应用。