摘 要

对于阻抗匹配，在刚接触微波这门课程的时候就学会了λ /4的阻抗变换器可以实现我们所需要的简单的阻抗匹配。但随着科技的进步，λ/4阻抗变换器不再适用于大部分的情况，人们需要更宽的工作频带。在这种情形下，人们开始研究多种不同的阻抗变换器去应对多种不同的工作环境。总体来说，阻抗变换器发展至今分为两个方向，一种为多阶梯阻抗变换器，另一种为渐变型阻抗变换器。多阶梯阻抗变换器由于频率特性的不同又可以分为二项式型（最大平滑式）和切比雪夫型（等波纹式）阶梯阻抗变换器。渐变式阻抗变换器则因为其特性阻抗的渐变形式分为直线式、指数式和抛物线式。

论文主要研究的是等波纹的阶梯阻抗变换器，即切比雪夫阻抗变换器。通过所给的限制条件进行进一步的计算，算出R值与驻波比，从而确定节数。同时也会给出其他几种类型的阻抗变换器，从带宽，驻波比以及实际应用情况等多个方面进行比较。最终得出结论。

在整个过程中将运用到ADS2011进行仿真设计，同时给出仿真结果。

关键词：阻抗匹配；阶梯阻抗变换器；切比雪夫；ADS2011

Abstract

For impedance matching, in the course of the first contact with the microwave, the impedance of the wavelength of theλ/4 will be able to achieve a simple impedance matching.But with the progress of science and technology, λ/4 impedance converter is no longer applicable in most cases, people need to work in a wider band. In this case, people began to studying the many different kinds of impedance converter to deal with a variety of different working environment. Generally speaking, impedance converter development has two directions, a multi stepped impedance converter, the other a tapered impedance converter.Multi stepped impedance converter due to the frequency characteristics of different can divide into binomial (maximum smoothing) and Chebyshev type (corrugated) stepped impedance converter. Tapered converter because of the characteristic impedance of the gradient form is divided into linear, exponential and throw line type.

The field of this paper is the corrugated stepped impedance converter，the Chebyshev impedence converter. I will do further calculationsby the restriction. The value of R and VSWR will determine the number of converter. Also gives other types of impedance converters. Comparing these by bandwidth, VSWR and the actual application of the different cases we will have the result.

In the whole process, the ADS2011 is used to simulate the design, and the simulation results are given.

Keywords: impedance matching; stepped impedance converter; Chebyshev; ADS2011

目 录

第1章 绪论 1

1.1 阻抗变器的发展与类别的划分 1

1.2 阻抗变换器的局限与本设计的优势 1

第2章 二项式与切比雪夫多项式的介绍 3

2.1 二项式 3

2.2 切比雪夫式 3

2.3 切比雪夫式与二项式匹配方法的关系 3

第3章 四分之一波长阻抗变换器的原理及分析 6

3.1 传输线基本理论 6

3.1.1 传输线种类 6

3.1.2传输线理论的内容 6

3.1.3传输线方程及其解 7

3.1.4传输线的反射系数、驻波比和阻抗 8

3.2 四分之一波长传输线 9

3.3 四分之一波长阻抗变换器分析 9

第4章 实际切比雪夫阻抗变换器的设计 11

4.1 切比雪夫阻抗变换器的提出 11

4.2 切比雪夫阻抗变换器的设计步骤 13

4.2.1 固定工作频带 13

4.2.1 固定最大带内驻波系数 14

4.3 根据题目给定的限制条件进行切比雪夫阻抗变换器的设计 15

4.4 根据条件作出渐变型阻抗变换器 20

4.5 两种设计的比较及仿真结果分析 24

4.6 渐变型阻抗变换器的优化方法 25

第5章 其他设计与其他技术的介绍 26

5.1 HFSS所实现的设计 26

5.2 采用遗传算法对于切比雪夫阻抗变换器的设计 27

第6章 总结 29

参考文献 30

致谢 31

第1章 绪论

在当前形势下，阻抗匹配变换器的研究已经变得非常成熟。阻抗变换器起源于20世纪40年代，在当时，无线电技术刚刚起步。当年的无线电技术就相当于如今的电脑软件工程，是大家都想要努力去学习的领域，无数的理论研究投入到了其中。阻抗匹配系统是无线电理论中常见的一种工作状况，反映的是输入部分与输出部分两者的关系。当电路达到阻抗匹配时，整个电路将出现最大的传输功率。相反的，一旦阻抗失配时，不仅得不到传输功率的最极限值，还可能对电路中的原件或传输线产生不好的影响。随着人们对无线电各种技术的运用，不同的仪器中间将必须用到阻抗变换器使得电路实现匹配。从最初的最简单的四分之一波长单枝节阻抗变换器到现在的双频甚至多频多节的阻抗变换器，毫无疑问，人类在这个领域已经进行了足够深入的探究与讨论，如今的技术也已经足够成熟去应对各种不同的实际应用中的需求^[1]。

1.1 阻抗变器的发展与类别的划分