CN102570063A - 一种馈电网络的优化方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种馈电网络的优化方法及装置，所述方法首先将馈电网络子结构化为数个阻抗变换器和隔离器，简化分析难度，其中，每一个所述阻抗变换器和两个所述隔离器构成一个馈电子网络，再根据所述馈电网络子网络的输入阻抗确定一组阻抗变换器和隔离器，使得由所述阻抗变换器及所述隔离器构成的馈电网络子网络输入端的驻波比达到最优值，即在全波段范围内的平均值最小，最后再对所述阻抗变换器及所述隔离器的电抗进行消除，并依照上述方法处理所有的馈电网络子网络。通过所述馈电网络的优化方法，能够流程化、简单合理地分析馈电网络的特性，且能够得到符合要求的特性参数，达到了降低馈电网络的分析难度、能够获得精确结果的目的。

Description

一种馈电网络的优化方法及装置

技术领域

本发明涉及短波技术领域，更具体的说，是涉及一种馈电网络的优化方法及装置。

背景技术

馈电网络是上世纪八十年代兴起的一种短波通信技术产品，其主要应用于多模多馈天线中，其作用是实现天线和发射机之间的匹配，多模馈电网络的应用使得所述天线具有多模多馈的特性。而多模多馈天线的出现，解决了短波通信中的征地困难，多点通信等主要问题。所述多模多馈天线的优点是频带宽、能够满足不同通讯距离的要求，最主要的是能够供多台发射机同时工作且具有良好的隔离性，多模多馈天线的应用减少了天线数量，缩小了目标且增加了机动灵活性。

馈电网络的原理是将每一路信号根据一定的相位关系等幅地分配到多个辐射器上，从而实现多模多馈辐射。参考图1，图1为一个三模三馈的馈电网络的框图，可见，馈电网络的结构是十分复杂的，且其特性参数多，如果用户直接对这个复杂的网络结构进行特性分析是十分困难的。但是馈电网络的优点又决定了其应用的扩大化，因此，在实际应用中，对多模馈电网络的设计、生产是必须的。通常情况下，所述馈电网络的设计和应用主要是依靠用户经验及实验调试来进行的，每次实验都需要经过反复的调试，这样就使得分析馈电网络的特性极其复杂困难且分析结果误差大。

基于上述现有技术存在的缺点，如何提供一种馈电网络的优化方法及装置，能够降低馈电网络的分析难度且能够获得精确的结果，是本领域人员急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种馈电网络的优化方法及装置，以克服现有技术中由于馈电网络结构复杂，特性参数多而造成的馈电网络分析困难且分析结果误差大的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种馈电网络的优化方法，包括：

将馈电网络子结构化为数个阻抗变换器和隔离器，每一个所述阻抗变换器和两个所述隔离器构成一个馈电子网络；

任选一个馈电子网络作为初始馈电子网络，执行对所述初始馈电子网络的优化流程；所述优化流程包括：测量所述初始馈电子网络所匹配对象的输入阻抗；根据所述输入阻抗确定一组阻抗变换器和隔离器的物理参数，使得由所述确定的物理参数对应的阻抗变换器及隔离器构成的初始馈电子网络，在全频带内均匀分布的N个点上输入端驻波比的和最小，所述N为正整数；消除所述初始馈电子网络的电抗；

判断所述馈电子网络中是否存在未执行所述优化流程的馈电子网络，如果是，将所述未执行所述优化流程的馈电子网络作为初始馈电子网络，并对所述初始馈电子网络执行所述优化流程，直至所有的馈电子网络都已执行过所述优化流程。

其中，所述将馈电网络子结构化为数个阻抗变换器和隔离器，具体为：

采用互联网络子结构分析方法将馈电网络子结构化为数个阻抗变换器和隔离器。

其中，所述根据所述输入阻抗特性确定一组阻抗变换器和隔离器的物理参数，具体为：

将所述输入阻抗特性代入所述隔离器的两输出端口，计算出所述初始馈电子网络的输入端反射系数；

根据所述输入端反射系数计算出在全频带内均匀分布的N个点上输入端驻波比的和，所述N为正整数；

采用单纯形法确定一组使得在全频带内均匀分布的N个点上输入端驻波比的和最小的所述阻抗变换器和所述隔离器的物理参数。

其中，所述消除所述阻抗变换器及所述隔离器的电抗具体为：

为所述初始馈电网络子网络加入能够消除电抗的调整电路；

采用直接优化法及单纯形法调整所述调整电路，使得所述馈电网络子网络在全频带内均匀分布的N个点上输入端驻波比的和最小。

优选的，所述调整电路为电容与短路传输线的串联电路。

一种馈电网络的优化装置，包括：

子结构模块，用于将馈电网络子结构化为数个阻抗变换器和隔离器，每一个所述阻抗变换器和两个所述隔离器构成一个馈电子网络；

优化执行模块，用于任选一个馈电子网络作为初始馈电子网络，执行对所述初始馈电子网络的优化流程；所述优化执行模块包括阻抗测量模块、参数确定模块和电抗消除模块；

所述阻抗测量模块用于测量所述初始馈电子网络的输入阻抗；

所述参数确定模块用于根据所述输入阻抗确定一组阻抗变换器和隔离器的物理参数，使得由所述确定的物理参数对应的阻抗变换器及隔离器构成的初始馈电子网络，在全频带内均匀分布的N个点上输入端驻波比的和最小，所述N为正整数；

所述电抗消除模块用于消除所述初始馈电子网络的电抗；

判断子网络模块，用于判断所述馈电子网络中是否存在未执行所述优化流程的馈电子网络，直至所有的馈电子网络都已执行过所述优化流程；

优化执行触发模块，用于在所述判断子网络模块的判断结果为是的情况下，将所述未执行所述优化流程的馈电子网络作为初始馈电子网络，触发所述优化执行模块对所述初始馈电子网络执行所述优化流程。

其中，所述子结构模块具体用于：采用互联网络子结构分析方法将馈电

网络子结构化为数个阻抗变换器和隔离器。

其中，所述参数确定模块具体包括：

反射系数计算模块，用于将所述输入阻抗特性代入所述隔离器的两输出端口，计算出所述初始馈电子网络的输入端反射系数；

驻波比计算模块，用于根据所述输入端反射系数计算出在全频带内均匀分布的N个点上输入端驻波比的和；

参数确定模块，用于采用单纯形法确定一组使得在全频带内均匀分布的N个点上输入端驻波比的和最小的所述阻抗变换器和所述隔离器的物理参数。

其中，所述电抗消除模块具体包括：

调整电路模块，用于为所述初始馈电网络子网络加入能够消除电抗的调整电路；

调整驻波比模块，用于采用直接优化法及单纯形法调整所述调整电路，使得所述馈电网络子网络在全频带内均匀分布的N个点上输入端驻波比的和最小。

优选的，所述调整电路为电容与短路传输线的串联电路。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开了一种馈电网络的优化方法及装置，能够首先将馈电网络子结构化为数个阻抗变换器和隔离器，其中，每一个阻抗变换器和两个隔离器构成一个馈电子网络，再根据所述馈电子网络的输入阻抗确定一组阻抗变换器和隔离器，使得由所述阻抗变换器及所述隔离器构成的馈电子网络输入端的驻波比达到最优值，即在全波段范围内的平均值最小，最后再对所述阻抗变换器及所述隔离器的电抗进行消除，并依照上述方法处理所有的馈电子网络。通过所述馈电网络的优化方法和装置，能够流程化、简单合理地分析馈电网络的特性，且能够得到符合要求的特性参数，达到了降低馈电网络的分析难度、能够获得精确结果的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为一个三模三馈的馈电网络的框图；

图2为本发明实施例公开的馈电网络优化方法的流程示意图；

图3为本发明实施例公开的优化流程的第一示意图；

图4为本发明实施例公开的优化流程的第二示意图；

图5为本发明实施例公开的调整电路的结构布局示意图；

图6为隔离器3端口接负载R时的网络模型；

图7为本发明实施例公开的馈电网络优化装置的结构示意图；

图8为本发明实施例公开的参数确定模块的结构示意图；

图9为本发明实施例公开的电抗消除模块的结构示意图。

具体实施方式

实施例一

为了降低馈电网络的分析难度且能够获得精确的结果，本实施例公开如下内容，图2为本发明实施例公开的馈电网络优化方法的流程示意图，参照图2所示，所述馈电网络的优化方法可以包括：

步骤201：将馈电网络子结构化为数个阻抗变换器和隔离器；

本步骤中，是采用互联网络子结构分析方法将馈电网络子结构化为数个阻抗变换器和隔离器的，其中，每一个阻抗变换器和两个隔离器构成一个馈电子网络；

其中，馈电网络的作用是实现天线和发射机之间的匹配问题，本领域技术人员要实现馈电网络的优化，实际上就是要优化宽带匹配网络。现有技术中，优化宽带匹配网络的理论和方法有很多，如解析设计方法中的博得-范诺-尤拉宽带匹配理论、相容阻抗理论、分布参数网络综合方法，计算机辅助设计方法中的实频法、直接优化法等，这些方法各有利弊，应用的条件也不相同，但这些方法都是针对单路宽带匹配网络的，而馈电网络，如一个三模三馈的馈电网络，其由三个阻抗变换器和六个耦合分配器(隔离器)组成，可参见图1，即使可以把所述馈电网络看作是三个相同的子网络，但是所述三个相同的子网络中的每一个也是实现一端输入和四端输出之间的匹配，仍然为一个多路匹配的网络，因此现有技术中优化宽带匹配网络的方法都不适宜来优化馈电网络；

而互联网络子结构分析方法是在已有微波工程理论与经验的基础上，结合计算机软硬件技术和高精度自动测量技术而提出来的一种网络分析和优化方法，具有以下几个特点：1、将复杂网络看作若干个子结构的级联；2、采用子结构数据库模型，综合使用多种方法(包括测试数据数据库、解析方法、等效模型和数值计算方法)来表征子结构的特性。其主要特点是可以直接使用测量数据来表征网络单元的特性；3、通过各个子结构的级联来获取网络的总参数；4、使用数据查找、数据插值、数据库自完备和数据可视化等技术来直接使用测量数据对网络进行有效的分析；5、在分析的基础上使用优化及优化中的跟踪处理和策略选择技术来对网络进行优化；

该互联网够分析方法能够分析和优化含有复杂子结构的网络，并且能够提高一些可以分解为已知模型的子结构级联问题的求解速度，因此，在本发明实施例公开的馈电网络的优化设计方法中，采用互联网络子结构分析方法将馈电网络子结构化为数个阻抗变换器和隔离器，其中，每一个所述阻抗变换器和两个所述隔离器构成一个馈电子网络，将整个馈电网络看作是由各个馈电子网络级联而成，方便了馈电网络的分析，降低了分析难度，且有利于优化结果的获得；

步骤202：任选一个馈电子网络作为初始馈电子网络，执行对所述初始馈电子网络的优化流程；

本步骤中，无顺序性的任选一个馈电子网络作为馈电子网络来执行优化流程，所述优化流程包括：测量所述初始馈电子网络所匹配对象的输入阻抗；根据所述输入阻抗确定一组阻抗变换器和隔离器的物理参数，使得由所述确定的物理参数对应的阻抗变换器及隔离器构成的初始馈电子网络，在全频带内均匀分布的N个点上输入端驻波比的和最小，所述N为正整数；消除所述初始馈电子网络的电抗；

在本发明实施例中，要对馈电子网络进行优化，需要获取馈电子网络参数，可进一步简化为子结构，即阻抗变换器和隔离器参数的获取，针对馈电网络的结构特点，可以将馈电网络中的阻抗变换器和隔离器均等效为三端口网络，现有技术中，获取三端口子结构参数的方法有很多，如：应用解析公式计算三端口网络参数、由一个二端口网络参数得到三端口网络参数、直接测量三端口网络参数，而这些方法里或使用的参数难以测量确定，或计算结果不够准确，所以不宜用来计算馈电网络中的子结构的三端口网络参数，而采用由一端口接不同非短路负载的二端口网络得到三端口网络参数的方法，能够获得比较准确的网络参数；

为了便于理解，现说明如下：实际情况中，子结构某一个端口短路会影响子结构的并联电抗从而改变其网络特性，但是如果只是将三端口子结构中的某一个端口接一个非短路负载，就不会改变子结构的特性，通过测量该端口接不同负载的多个二端口网络参数能够计算出子结构的三端口网络参数，参照图6，图6为隔离器3端口接负载R时的网络模型，例如，隔离器3端口接一个负载R，此时测得1、2端口的二端口散射参数矩阵，其导纳矩阵为公式(1)：

$\left[\stackrel{\‾}{Y}\right]={(U+[S\left]\right)(U-[S\left]\right)}^{-1}$ 公式(1)

且有如下所示公式(2)：

$\left[Y\right]=\left[\begin{array}{cc}{Y}_{11}+\frac{Y_{13}{Y}_{31}}{-\frac{1}{R}-Y_{33}}& Y_{12}+\frac{Y_{13}{Y}_{32}}{-\frac{1}{R}-Y_{33}}\\ Y_{21}+\frac{Y_{23}{Y}_{31}}{-\frac{1}{R}-Y_{33}}& Y_{22}+\frac{Y_{23}{Y}_{32}}{-\frac{1}{R}-Y_{33}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{Y}_{11}^{/}& Y_{12}^{/}\\ Y_{21}^{/}& Y_{22}^{/}\end{array}\right]$ 公式(2)

其中，[Y]为隔离器3端口接阻抗R时，1、2端口的导纳参数，

为其归一化导纳参数，Y₁₁，Y₁₂，…，T₃₃为隔离器的三端口导纳参数， $\left[\begin{array}{cc}{Y}_{11}^{\′}& Y_{12}^{\′}\\ Y_{21}^{\′}& Y_{22}^{\′}\end{array}\right]$ 为测量所得其1、2端口的导纳参数，

由于T₁₂＝T₂₁、T₁₃＝T₃₁、T₂₃＝T₃₂，式中 $Y_{12}+\frac{Y_{13}{Y}_{32}}{-\frac{1}{R}-Y_{33}}=Y_{12}^{\′},$ $Y_{21}+\frac{Y_{23}{Y}_{31}}{-\frac{1}{R}-Y_{33}}=Y_{21}^{\′}$ 两式相同，所以由每一个二端口网络参数可得3个互不相关的方程，按此思路，变换不同阻抗可测得多个不同的二端口网络参数，结合上式，可得到多个方程，任意解其中六个，就能得到该子结构的三端口网络参数；

因为馈电网络的结构比较复杂，为了降低分析难度，可以综合出比较少的几个参数来表征馈电网络和其子结构的特性，应用互联网络子结构分析方法的馈电网络的分析、优化均基于子结构测量数据，此处可以直接采用统计学的方法分析各数据的变化规律及其间的联系；

采用统计学中的主成分分析分别分析阻抗变换器、隔离器和馈电网络，通过实际分析，得出阻抗变换器的主要参数是输入端的反射系数，隔离器的主要参数是输入端反射系数和输出两端口间的传输系数，而馈电网络的主要参数也是输入端的反射系数；由于两种子结构间的耦合可以忽略，所以，馈电网络的优化可以简化为馈电子网络输入端阻抗特性的优化；

现在，需要了解两种子结构的主成分对馈电网络主成分的贡献有没有交互效应，如果没有，优化时直接优化两种子结构即可，不用考虑整个网络级联后的情况，即只要取最优的两种子结构，就可由它们级联得到最优的馈电网络；如果有，就需要对馈电子网络输入端的阻抗特性进行优化；

这里，采用统计学中的方差分析法，分析两种子结构中的主成分对馈电网络主成分的影响程度，即分析阻抗变换器输入端反射系数、隔离器输入端反射系数及其两输出端传输系数对馈电网络子网络输入端反射系数的影响程度，经过上述方差分析，可以得出阻抗变换器和隔离器的输入端反射系数对馈电网络输入端反射系数的作用不是简单的相加，它们之间存在交互作用，因此，馈电网络的优化可以简化为馈电子网络输入端阻抗特性的优化；

所述优化流程的步骤可以参见图3，图3为本发明实施例公开的优化流程示意图，所述优化流程可以包括：

步骤301：测量所述初始馈电子网络所匹配对象的输入阻抗；

因为馈电网络的主要应用是实现天线和发射机之间的匹配，所以本步骤测量所述初始馈电子网络所匹配对象的输入阻抗，其实也就是测量所述馈电网络所匹配天线的输入阻抗；

步骤302：根据所述输入阻抗确定一组阻抗变换器和隔离器的物理参数，使得由所述确定的物理参数对应的阻抗变换器及隔离器构成的初始馈电子网络，在全频带内均匀分布的N个点上输入端驻波比的和最小；

本步骤中，确定一组阻抗变换器和隔离器的物理参数，是采用单纯形法来确定的，所述N为正整数，且为了保证计算的准确性，N的取值不宜太少，要以能够覆盖全频波段，采用N值得到的计算结果能够比较准确的反应平均水平为宜，参见图4中的步骤401～步骤403，步骤302具体又可以包括：

步骤401：将所述输入阻抗特性代入所述隔离器的两输出端口，计算出所述初始馈电子网络的输入端反射系数；

为了便于理解本步骤，假设某一阻抗变换器的可调参量为L_t1、N_L1、F_t1、N_F1，某一隔离器的可调参量分别为L_t2、N_L2、F_t2、N_F2，令向量X＝(L_t1，N_L1，F_t1，N_F1，L_t2，N_L2，F_t2，N_F2)，X的每一个取值对应着两种具体的子结构，即阻抗变换器和隔离器，由它们的三端口散射参数可得到由其构成的所述初始馈电子网络的输入端驻波比，所述输入反射系数的计算公式为：

$\left|\mathrm{\Γ}\right|=\left|\frac{Z_{L2}-Z_0}{Z_{L2}+Z_0}\right|$ 公式(3)

式中，

$Z_{L2}=\frac{1}{Y_{211}+\left[\begin{array}{cc}{Y}_{212}& Y_{213}\end{array}\right]\left(\begin{array}{c}{\left[\begin{array}{cc}-\frac{1}{Z_{L1}}-Y_{222}& -Y_{223}\\ -Y_{232}& -\frac{1}{Z_{L1}-Y_{233}}\end{array}\right]}^{-1}\end{array}\left[\begin{array}{c}{Y}_{221}\\ Y_{231}\end{array}\right]\right)}$ 公式(4)

为阻抗变换器两端输出端分别接一相同隔离器后的输入阻抗，Y₂₁₁，Y₂₁₂，Y₂₁₃，......，Y₂₃₃为阻抗变换器的三端口导纳参数，它们可由散射参数方便地得到，而Y₂₁₁，Y₂₁₂，Y₂₁₃，......，Y₂₃₃即对应于X的一个取值，而

$Z_{L1}=\frac{1}{Y_{111}+\left[\begin{array}{cc}{Y}_{112}& Y_{113}\end{array}\right]\left(\begin{array}{c}{\left[\begin{array}{cc}-\frac{1}{R_2}-Y_{122}& -Y_{123}\\ -Y_{132}& -\frac{1}{R_3}-Y_{133}\end{array}\right]}^{-1}\left[\begin{array}{c}{Y}_{121}\\ Y_{131}\end{array}\right]\end{array}\right)}$ 公式(5)

为隔离器两输出端接天线振子(R₂，R₃为测量得振子输入阻抗)后的输入阻抗，Y₁₁₁，Y₁₁₂，Y₁₁₃，…，Y₁₃₃为隔离器的三端口导纳参数；

步骤402：根据所述输入端反射系数计算出在全频带内均匀分布的N个点上输入端驻波比的和；

本步骤中，所述N为正整数，所述驻波比的计算公式是：

$\mathrm{VSWR}=\frac{1+\left|\mathrm{\Γ}\right|}{1-\left|\mathrm{\Γ}\right|}$ 公式(6)

则N个点上输入驻波比的和即为：

$\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{VSWR}}_i$ 公式(7)

步骤403：采用单纯形法确定一组使得在全频带内均匀分布的N个点上输入端驻波比的和最小的所述阻抗变换器和所述隔离器的物理参数；

本步骤中，采用单纯形法，通过调整X的值，最终使得式

的值最小，其中，X中各个元素根据实际情况，有一定的限制范围；

在步骤302确定了一组阻抗变换器和隔离器的物理参数后，进入步骤303；

步骤303：消除所述初始馈电子网络的电抗；

当所述初始馈电子网络输入端的驻波比达到最优值，即最小值时，并不能完全满足要求，所述初始馈电子网络中还存在电抗，电抗的存在会影响馈电网络的性能，不能很好的实现发射机和天线之间的匹配，因此，我们需要为所述初始馈电子网络消除电抗，参见图4中的步骤404～步骤405，步骤303具体可以包括：

步骤404：为所述初始馈电网络子网络加入能够消除电抗的调整电路；

为了消除所述阻抗变换器和所述隔离器组成的所述初始馈电子网络的电抗，为所述初始馈电子网络加入调整电路，调整电路的作用是，在工作频率范围内的低频，能够有效消除大电感，在高频能够有效去除小电容，本步骤所述的调整电路为电容与短路传输线的串联电路，可参见图5，图5为本发明实施例公开的调整电路的结构布局示意图，其中，串联一个电容是用来消除大电感的，采用串联电容的方式不影响所述初始馈电网络输入端阻抗的虚部，优越于现有技术中采用并联电容的方式来消除大电感的方式，因为采用并联电容的方式不仅影响所述初始馈电网络输入端阻抗的实部，还影响其虚部，因此，采用串联电容的方式来消除大电感，能够很大程度的减少误差；而串联短路传输线是用来去除小电容的，现有技术中是采用串联电感来实现去除小电容，但是，实际应用中，电感值不是任意的，且有能量辐射、功率容量有限，因此，本步骤中采用串联短路传输线来去除小电容；

步骤405：采用直接优化法及单纯形法调整所述调整电路，使得所述馈电网络子网络在全频带内均匀分布的N个点上输入端驻波比的和最小；

本步骤中，利用直接优化法的基本思想，即根据具体情况选择匹配网络的拓朴结构，由匹配网络的拓朴结构与源阻抗和负载阻抗(可以是解析表达式，也可以是离散频率点上的实际测量值)一起求出系统的转换功率增益，此增益是频率与组成匹配网络各元件的函数，将它与目标增益一起构成优化目标函数，然后进行优化，得出符合要求的各元件的最佳值，再采用单纯形法找出所述调整电路中串联的电容和短路传输线的最佳取值；此时，式(3)中的Z_L2的计算公式为：

$Z_{L2}=\frac{1}{Y_{211}+\left[\begin{array}{cc}{Y}_{212}& Y_{213}\end{array}\right]\left(\begin{array}{c}{\left[\begin{array}{cc}-\frac{1}{Z_{L1}+Z_L+Z_C}-Y_{222}& -Y_{223}\\ -Y_{232}& -\frac{1}{Z_{L1}+Z_L+Z_C}-Y_{233}\end{array}\right]}^{-1}\left[\begin{array}{c}{Y}_{221}\\ Y_{231}\end{array}\right]\end{array}\right)}$

公式(8)

其中，Z_L＝jZ₀₁tg(βl)，为所述短路传输线的阻抗，

为串联电容的阻抗，Z_L1为步骤403中优化所得隔离器两输出端接天线振子后的输入阻抗，在此处为一常量；由于步骤403已确定了一组阻抗变换器和隔离器的物理参数，所以，现在的可调变量为串联电容C，串联的短路传输线的特性阻抗Z₀₁及其长度，令X＝(C，Z₀₁，l)，采用单纯形法使得公式(7)达到最小值；

在步骤202对馈电子网络执行优化流程后，进入步骤203；

步骤203：判断所述馈电子网络中是否存在未执行所述优化流程的馈电子网络，如果是，进入步骤204；

本步骤中，判断是否所有的馈电子网络都优化过，如果存在未执行所述优化流程的馈电子网络，进入步骤204进行相应的操作，如果不存在未执行所述优化流程的馈电子网络，则流程结束；

步骤204：将所述未执行所述优化流程的馈电子网络作为初始馈电子网络，并对所述初始馈电子网络执行所述优化流程，之后进入步骤203；

本步骤中，确定所有的馈电网络子网络都已优化完毕，即都已执行过所述优化流程，由这些馈电子网络构成的馈电网络才能整体性能达到最优。

本实施例所公开的馈电网络的优化方法，首先将馈电网络子结构化为数个阻抗变换器和隔离器，每一个所述阻抗变换器和两个所述隔离器构成一个馈电子网络，再根据所述馈电网络子网络的输入阻抗确定一组阻抗变换器和隔离器，使得由所述阻抗变换器及所述隔离器构成的馈电网络子网络输入端的驻波比达到最优值，即在全波段范围内的平均值最小，最后再对所述阻抗变换器及所述隔离器的电抗进行消除，并依照上述方法处理所有的馈电子网络。通过本发明实施例的馈电网络的优化方法，能够流程化、简单合理地分析馈电网络的特性，且能够得到符合要求的特性参数，达到了降低馈电网络的分析难度、能够获得精确结果的目的。

上述本发明公开的实施例中详细描述了方法，对于本发明的方法可采用多种形式的装置实现，因此本发明还公开了一种装置，下面给出具体的实施例进行详细说明。

实施例二

为了降低馈电网络的分析难度且能够获得精确的结果，并能实现本发明实施例一所公开的馈电网络的优化方法，本实施例公开如下馈电网络的优化装置，图7为本发明实施例公开的馈电网络优化装置的结构示意图，参照图7所示，所述馈电网络的优化装置70可以包括：

子结构模块701，用于将馈电网络子结构化为数个阻抗变换器和隔离器，每一个所述阻抗变换器和两个所述隔离器构成一个馈电子网络；

所述子结构模块701具体用于采用互联网络子结构分析方法将馈电网络子结构化为数个子网络；

优化执行模块702，用于任选一个馈电子网络作为初始馈电子网络，执行对所述初始馈电子网络的优化流程；

其中，优化执行模块702可以包括：阻抗测量模块7021、参数确定模块7022和电抗消除模块7023；

阻抗测量模块7021，用于测量所述初始馈电子网络的输入阻抗；

参数确定模块7022，用于根据所述输入阻抗确定一组阻抗变换器和隔离器的物理参数，使得由所述确定的物理参数对应的阻抗变换器及隔离器构成的初始馈电子网络，在全频带内均匀分布的N个点上输入端驻波比的和最小，所述N为正整数；

其中，所述参数确定模块7022的具体结构可以参见图8，所述参数确定模块7022具体可以包括：

反射系数计算模块801，用于将所述输入阻抗特性代入所述隔离器的两输出端口，计算出所述初始馈电子网络的输入端反射系数；

驻波比计算模块802，用于根据所述输入端反射系数计算出在全频带内均匀分布的N个点上输入端驻波比的和；

参数确定模块803，用于采用单纯形法确定一组使得在全频带内均匀分布的N个点上输入端驻波比的和最小的所述阻抗变换器和所述隔离器的物理参数；

电抗消除模块7023，用于消除所述初始馈电子网络的电抗；

其中，所述电抗消除模块7023的具体结构可以参见图9，所述电抗消除模块7023具体可以包括：

调整电路模块901，用于为所述初始馈电网络子网络加入能够消除电抗的调整电路；

调整驻波比模块902，用于采用直接优化法及单纯形法调整所述调整电路，使得所述馈电网络子网络在全频带内均匀分布的N个点上输入端驻波比的和最小；

判断子网络模块703，用于判断所述馈电子网络中是否存在未执行所述优化流程的馈电子网络；

优化执行触发模块704，用于在所述判断子网络模块的判断结果为是的情况下，将所述未执行所述优化流程的馈电子网络作为初始馈电子网络，触发所述优化执行模块对所述初始馈电子网络执行所述优化流程。

本实施例所公开的馈电网络的优化装置，首先通过子结构模块将馈电网络子结构化为数个阻抗变换器和隔离器，其中，每一个所述阻抗变换器和两个所述隔离器构成一个馈电子网络，再通过优化执行模块根据所述馈电网络子网络的输入阻抗确定一组阻抗变换器和隔离器的物理参数，使得由所述物理参数对应的阻抗变换器及隔离器构成的馈电网络子网络输入端的驻波比达到最优值，即在全波段范围内的平均值最小，最后再对所述阻抗变换器及所述隔离器的电抗进行消除，并对所有的馈电网络子网络都进行上述处理。通过本发明实施例的馈电网络的优化装置，能够流程化、简单合理地分析馈电网络的特性，且能够得到符合要求的特性参数，达到了降低馈电网络的分析难度、能够获得精确结果的目的。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种馈电网络的优化方法，其特征在于，包括：

将馈电网络子结构化为数个阻抗变换器和隔离器，每一个所述阻抗变换器和两个所述隔离器构成一个馈电子网络；

任选一个馈电子网络作为初始馈电子网络，执行对所述初始馈电子网络的优化流程；所述优化流程包括：测量所述初始馈电子网络所匹配对象的输入阻抗；根据所述输入阻抗确定一组阻抗变换器和隔离器的物理参数，使得由所述确定的物理参数对应的阻抗变换器及隔离器构成的初始馈电子网络，在全频带内均匀分布的N个点上输入端驻波比的和最小，所述N为正整数；消除所述初始馈电子网络的电抗；

判断所述馈电子网络中是否存在未执行所述优化流程的馈电子网络，如果是，将所述未执行所述优化流程的馈电子网络作为初始馈电子网络，并对所述初始馈电子网络执行所述优化流程，直至所有的馈电子网络都已执行过所述优化流程。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将馈电网络子结构化为数个阻抗变换器和隔离器，具体为：

采用互联网络子结构分析方法将馈电网络子结构化为数个阻抗变换器和隔离器。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述输入阻抗特性确定一组阻抗变换器和隔离器的物理参数，具体为：

将所述输入阻抗特性代入所述隔离器的两输出端口，计算出所述初始馈电子网络的输入端反射系数；

根据所述输入端反射系数计算出在全频带内均匀分布的N个点上输入端驻波比的和，所述N为正整数；

采用单纯形法确定一组使得在全频带内均匀分布的N个点上输入端驻波比的和最小的所述阻抗变换器和所述隔离器的物理参数。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述消除所述阻抗变换器及所述隔离器的电抗具体为：

为所述初始馈电网络子网络加入能够消除电抗的调整电路；

采用直接优化法及单纯形法调整所述调整电路，使得所述馈电网络子网络在全频带内均匀分布的N个点上输入端驻波比的和最小。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述调整电路为电容与短路传输线的串联电路。

6.一种馈电网络的优化装置，其特征在于，包括：

子结构模块，用于将馈电网络子结构化为数个阻抗变换器和隔离器，每一个所述阻抗变换器和两个所述隔离器构成一个馈电子网络；

优化执行模块，用于任选一个馈电子网络作为初始馈电子网络，执行对所述初始馈电子网络的优化流程；所述优化执行模块包括阻抗测量模块、参数确定模块和电抗消除模块；

所述阻抗测量模块用于测量所述初始馈电子网络的输入阻抗；

所述参数确定模块用于根据所述输入阻抗确定一组阻抗变换器和隔离器的物理参数，使得由所述确定的物理参数对应的阻抗变换器及隔离器构成的初始馈电子网络，在全频带内均匀分布的N个点上输入端驻波比的和最小，所述N为正整数；

所述电抗消除模块用于消除所述初始馈电子网络的电抗；

判断子网络模块，用于判断所述馈电子网络中是否存在未执行所述优化流程的馈电子网络，直至所有的馈电子网络都已执行过所述优化流程；

优化执行触发模块，用于在所述判断子网络模块的判断结果为是的情况下，将所述未执行所述优化流程的馈电子网络作为初始馈电子网络，触发所述优化执行模块对所述初始馈电子网络执行所述优化流程。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述子结构模块具体用于：

采用互联网络子结构分析方法将馈电网络子结构化为数个阻抗变换器和隔离器。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参数确定模块具体包括：

反射系数计算模块，用于将所述输入阻抗特性代入所述隔离器的两输出端口，计算出所述初始馈电子网络的输入端反射系数；

驻波比计算模块，用于根据所述输入端反射系数计算出在全频带内均匀分布的N个点上输入端驻波比的和；

参数确定模块，用于采用单纯形法确定一组使得在全频带内均匀分布的N个点上输入端驻波比的和最小的所述阻抗变换器和所述隔离器的物理参数。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电抗消除模块具体包括：

调整电路模块，用于为所述初始馈电网络子网络加入能够消除电抗的调整电路；

调整驻波比模块，用于采用直接优化法及单纯形法调整所述调整电路，使得所述馈电网络子网络在全频带内均匀分布的N个点上输入端驻波比的和最小。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述调整电路为电容与短路传输线的串联电路。

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