CN105277799A - 一种调谐射频通路的匹配系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种调谐射频通路的匹配系统。本发明应用于利用史密夫圆图计算匹配器件的值，本系统信号源，产生网络信号；匹配模块，与信号源连接，接收并调试网络信号，使网络信号以最大功率输出，且匹配模块包括若干匹配器件；负载模块，与匹配模块的输出端连接，用于接收以最大功率输出的网络信号；网络分析仪，分别与信号源、负载模块连接，以根据网络信号和以最大功率输出的网络信号生成史密夫圆图；其中网络分析仪包括处理模块，且处理模块获取并处理史密夫圆图，以输出每个匹配器件的电性参数。

Description

一种调谐射频通路的匹配系统

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种调谐射频通路的匹配系统。

背景技术

目前的调谐射频通路中主要通过匹配电路来实现，匹配电路中的电容与电感器件的参数在网络匹配中的设置显得尤为重要，网络分析师们为了实现最大功率的输出，一般需要一个一个的去尝试电容与电感的值，这往往费时费力，过程比较繁琐，同时也增加了研发的时间，给网络调试增加难度。

发明内容

针对现有的调谐射频通路的匹配系统存在着研发周期长等问题，本发明设计了一种调谐射频通路的匹配系统，可以快速的确定匹配模块中的器件的值。

本发明包括如下技术方案：

一种调谐射频通路的匹配系统，应用于利用史密夫圆图计算匹配器件的值，所述系统包括，

信号源，产生网络信号；

匹配模块，与所述信号源连接，接收并调试所述网络信号，使所述网络信号以最大功率输出，且所述匹配模块包括若干匹配器件；

负载模块，与所述匹配模块的输出端连接，用于接收以最大功率输出的所述网络信号；

网络分析仪，分别与所述信号源、所述负载模块连接，以根据所述网络信号和所述以最大功率输出的所述网络信号生成史密夫圆图；其中

网络分析仪包括处理模块，且所述处理模块获取并处理所述史密夫圆图，以输出每个所述匹配器件的电性参数。

优选的，所述匹配器件包括：

电容与电感；以及

所述电容与所述信号源并联后与所述电感串联。

优选的，所述网络分析仪包括：

寄存器，存储有所述信号源或所述负载模块的数据，以及预存储待调试信号的数据；

数据调用单元，与所述寄存器连接，调用所述寄存器中的数据；

绘图单元，分别与所述寄存器、所述数据调用单元连接，根据所述待调试信号的数据、所述调用的数据绘制史密夫圆图。

优选的，所述处理模块包括：

计算单元，分别与所述寄存器、所述绘图单元连接，根据所述史密夫圆图，通过公式计算每个所述匹配器件的电性参数。

优选的，所述公式包括：

α₁＝Z₁/Z₀；

α_A＝Z_A/Z₀；

其中，α₁为归一化源阻抗，Z₀为调试阻抗，所述信号源的阻抗为Z₁，所述负载模块的阻抗为Z_A，归一化负载阻抗为α_A。

优选的，所述公式包括：

所述绘图单元根据所述负载阻抗Z_A，在所述史密夫圆图中画出等电阻圆或等电导圆R1；

其中所述等电阻圆或等电导圆R1过所述负载阻抗Z_A。

优选的，所述公式还包括：

所述绘图单元根据所述负载阻抗的共轭复数点Z_M，在所述史密夫圆图中画出等电阻圆或等电导圆R2；

其中，所述等电阻圆或等电导圆R2过所述负载阻抗的共轭复数点Z_M。

优选的，所述公式还包括：

所述绘图单元根据源阻抗点Z₁沿着所述等电阻圆或等电导圆R1移动至所述交点的轨迹，以获取所述移动坐标Y_t，再将根据源阻抗点Z₁沿着所述等电阻圆或等电导圆R2移动到所述负载的共轭点Z_M，以使所述数据调用单元调出所述圆R1与所述圆R2的交点的归一化阻抗Z_tc。

优选的，所述公式还包括：

Y_tc＝1/Z_tc；

jb_c＝Y_tc－Y_t；

jX_L＝α_A﹣Z_tc；

其中Y_tc为所述交点的归一化导纳，jb_c为所述电容的归一化电纳，jX_L为所述电感的归一化电抗。

优选的，所述公式还包括：

L＝(X_LZ₀)/ω；

C＝b_c/(ωZ₀)；

其中，所述信号源频段的角频率为ω，L为所述电感的值，C为所述电容的值。

优选的，所述网络分析仪与所述信号源、所述负载模块通过同轴线连接。

本发明的有益效果是：

本发明通过运用网络分析仪测试出信号源、负载模块的阻抗，并运用特定的公式计算出匹配器件的参数值，省去了人工化的一个一个的去假设该值，节省了产品的研发时间，降低了调试的难度，计算匹配器件的参数值的效率亦得到了提升。

附图说明

图1为本发明一种调谐射频通路的匹配系统实施例一的结构示意图；

图2为本发明一种调谐射频通路的匹配系统实施例二的逻辑过程图；

图3为本发明一种调谐射频通路的匹配系统实施例三的电路连接图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步说明，需要说明的是下述的实施例为本发明的优选实施方式，并不构成对本发明的限定。

实施例一

图1为本发明一种调谐射频通路的匹配系统实施例一的结构示意图；如图1所示，系统包括：信号源、负载、匹配器件，信号源与匹配器件串联后再与负载串联，信号源发射信号，负载接收信号匹配器件对该射频通路进行调谐，以实现最大功率的输出，网络分析仪分别与信号源、负载相连，将信号源与网络分析仪的阻抗等信息在网络分析仪上进行分析，其中主要通过史密夫圆图进行分析与信号源、负载相连的匹配器件的值。

匹配器件包括电容与电感，电容与信号源并联后与电感串联，电感与负载相连，网络分析仪中包括寄存器、数据调用单元与处理模块，处理模块可以包括计算单元，寄存器中可以存储网络分析仪中的史密夫圆图分析出来的数据，方便数据调用单元从中调用寄存器中进行调用，计算单元预存有公式，通过调用的数据带入公式，再利用史密夫圆图将电容与电感的值得出来，即根据史密夫圆图，通过公式计算每个匹配器件的电性参数。

本发明一个较佳的实施例中，网络分析仪还可以包括：绘图单元，分别与寄存器、数据调用单元连接，根据待调试信号的数据、调用的数据绘制史密夫圆图，绘图单元可以在计算单元计算的过程中绘制史密夫圆图。

实施例二

图2为本发明一种调谐射频通路的匹配系统实施例二的逻辑过程图；如图2所示，在实施例一的基础上进行具体化描述，在网络分析仪上读出信号源阻抗与负载阻抗的值，这两个值为复数，史密夫圆图可以以此为坐标画出等电阻圆与等电导圆，之后通过预存的公式求的电容值与电感值。

其中在得出信号源的阻抗与负载阻抗的时候，网络分析仪的内部需要进行下述的信号传输过程，寄存器中先存储网络分析仪得到的源阻抗、负载阻抗的信息，之后通过数据调用单元的调用，将信息提取出来得到相应的复数，最后经过公式计算显示得到的电容值与电感值。

实施例三

图3为本发明一种调谐射频通路的匹配系统实施例三的电路连接图，如图3所示，图三为信号源与电容C并联后再与电感L串联的电路连接图，首先网络分析仪先得出信号源与负载模块的阻抗，计算归一化源阻抗和负载阻抗，设定调试阻抗为Z₀，例如Z₀的值为50欧，信号源频段的角频率为ω，每一个频段都会对应一个角频率值，信号源的阻抗为Z₁，负载模块的阻抗为Z_A，则归一化源阻抗α₁＝Z₁/Z₀，归一化负载阻抗α_A＝Z_A/Z₀，在史密夫原图上过负载阻抗的点Z_A画出等电阻圆或等电导圆，其中信号源与电容C是并联的关系，则并联后的总阻抗应与归一化源阻抗α₁落在阻抗-导纳复合的史密夫圆图上的同一个等电导圆上，而并联干路上的阻抗将沿着等电阻圆移动，变动电感值的话，源阻抗点在等电阻圆上移动，变动电容值的话，源阻抗点在等电导圆上移动，所以史密夫圆图上移动一个点到另一个指定点需要在这两个圆上分别移动一次。

为了实现最大功率的输出，匹配网络的输出的阻抗需要等于负载阻抗的共轭复数，即输出阻抗为Z_M，上述的等电阻圆必须经过输出阻抗在史密夫圆图上的点，就是说需要过负载阻抗的共轭复数点画出等电阻圆，也可以是等电导圆，共轭复数点应该与负载阻抗点沿史密夫圆图的直径上下对称的，这个过共轭复数点画出的圆与过源阻抗画出的圆会有至少一个的交点，而存在多少个交点即存在多少个L形的匹配网络，L形的电路就是信号源对应的电路。

首先变动电容的值，则先沿着等电导圆将源阻抗点移动到上述的交点，然后变动电感的值，沿着等电组圆移动到负载的共轭点，史密夫圆图中两个圆的交点就是信号源与电容C并联后的总归一化阻抗，并将该阻抗值调用出来，例如为Z_tc，Z_tc是一个复数，有实部与虚部，相应的归一化导纳为Y_tc＝1/Z_tc，电容C的归一化电纳为jb_c＝Y_tc－Y_t，电感L的归一化电抗为jX_L＝α_A﹣Z_tc。最后将上述的测量值与计算值带入电容值、电感值的公式：电感L＝(X_LZ₀)/ω，电容的值为C＝b_c/(ωZ₀)，求出电容C与电感L的值。

综上所述，本发明通过运用网络分析仪测试出信号源、负载模块的阻抗，并运用特定的公式计算出匹配器件的参数值，省去了人工化的一个一个的去假设该值，节省了产品的研发时间，降低了调试的难度，计算匹配器件的参数值的效率亦得到了提升。

通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。

对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims (11)

1.一种调谐射频通路的匹配系统，应用于利用史密夫圆图计算匹配器件的值，其特征在于，所述系统包括，

信号源，产生网络信号；

匹配模块，与所述信号源连接，接收并调试所述网络信号，使所述网络信号以最大功率输出，且所述匹配模块包括若干匹配器件；

负载模块，与所述匹配模块的输出端连接，用于接收以最大功率输出的所述网络信号；

网络分析仪，分别与所述信号源、所述负载模块连接，以根据所述网络信号和所述以最大功率输出的所述网络信号生成史密夫圆图；其中

网络分析仪包括处理模块，且所述处理模块获取并处理所述史密夫圆图，以输出每个所述匹配器件的电性参数。

2.根据权利要求1所述的调谐射频通路的匹配系统，其特征在于，所述匹配器件包括：

电容与电感；以及

所述电容与所述信号源并联后与所述电感串联。

3.根据权利要求2所述的调谐射频通路的匹配系统，其特征在于，所述网络分析仪包括：

寄存器，存储有所述信号源或所述负载模块的数据，以及预存储待调试信号的数据；

数据调用单元，与所述寄存器连接，调用所述寄存器中的数据；

绘图单元，分别与所述寄存器、所述数据调用单元连接，根据所述待调试信号的数据、所述调用的数据绘制史密夫圆图。

4.根据权利要求3所述的调谐射频通路的匹配系统，其特征在于，所述处理模块包括：

计算单元，分别与所述寄存器、所述绘图单元连接，根据所述史密夫圆图，通过公式计算每个所述匹配器件的电性参数。

5.根据权利要求4所述的调谐射频通路的匹配系统，其特征在于，所述公式包括：

α₁＝Z₁/Z₀；

α_A＝Z_A/Z₀；

其中，α₁为归一化源阻抗，Z₀为调试阻抗，Z₁为所述信号源的阻抗，Z_A为所述负载模块的阻抗，α_A为归一化负载阻抗。

6.根据权利要求5所述的调谐射频通路的匹配系统，其特征在于，所述公式包括：

所述绘图单元根据所述负载阻抗Z_A，在所述史密夫圆图中画出等电阻圆或等电导圆R1；

其中所述等电阻圆或等电导圆R1过所述负载阻抗Z_A。

7.根据权利要求6所述的调谐射频通路的匹配系统，其特征在于，所述公式还包括：

所述绘图单元根据所述负载阻抗的共轭复数点Z_M，在所述史密夫圆图中画出等电阻圆或等电导圆R2；

其中，所述等电阻圆或等电导圆R2过所述负载阻抗的共轭复数点Z_M。

8.根据权利要求7所述的调谐射频通路的匹配系统，其特征在于，所述公式还包括：

所述绘图单元根据源阻抗点Z₁沿着所述等电阻圆或等电导圆R1移动至所述交点的轨迹，以获取所述移动坐标Y_t，再将根据源阻抗点Z₁沿着所述等电阻圆或等电导圆R2移动到所述负载的共轭点Z_M，以使所述数据调用单元调出所述圆R1与所述圆R2的交点的归一化阻抗Z_tc。

9.根据权利要求8所述的调谐射频通路的匹配系统，其特征在于，所述公式还包括：

Y_tc＝1/Z_tc；

jb_c＝Y_tc－Y_t；

jX_L＝α_A﹣Z_tc；

其中Y_tc为所述交点的归一化导纳，jb_c为所述电容的归一化电纳，jX_L为所述电感的归一化电抗。

10.根据权利要求9所述的调谐射频通路的匹配系统，其特征在于，所述公式还包括：

L＝(X_LZ₀)/ω；

C＝b_c/(ωZ₀)；

其中，ω为所述信号源频段的角频率，L为所述电感的值，C为所述电容的值。

11.根据权利要求1所述的调谐射频通路的匹配系统，其特征在于，所述网络分析仪与所述信号源、所述负载模块通过同轴线连接。