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负载变化对设计二端口网络传输特性的影响

作　者: 朱旭
导　师: 朱义胜
学　校: 大连海事大学
专　业: 电子科学与技术
关键词: 最小失配网络滤波器蒙特.卡罗分析 π型网络
分类号: TN711.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 59次
引　用: 1次
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内容摘要

在电子信息技术日新月异的现在,电路分析中负载匹配的问题仍然非常重要。例如:双端接载的滤波器在网络测试仪上可以呈现出一定的传输特性,但当把滤波器接到系统中时,由于系统的传输特性并不理想,就需要在该系统上重新调谐,使系统性能最佳。而当该滤波器再回到网络测试仪上时,其测试特性已经发生了变化。这样提出的问题就是如何考虑滤波网络接电阻(阻抗)对滤波器性能的影响。所以,双端接载滤波器或匹配网络的设计必须考虑负载变化对传输特性的影响。本文把对终端阻抗变化不灵敏的匹配网络称为“最小失配网络”。文章首先以5阶Butterworth,Chebyshev,Bessel,Elliptic滤波器为例,研究各个滤波器随负载的变化情况,并采用“蒙特.卡罗”方法设计了5阶最小失配滤波器网络。以该方案设计的滤波器可以在一定程度上解决网络的“最小失配问题”,而且可以把原型通带中的波纹消除或使其趋于等幅,但是该方法存在瓶颈。为了突破瓶颈,设计了一种有耗π型衰减器网络。这种网络,可以使用最小的功率损耗,换取最大的负载动态变化范围。文章中对其可行性、设计方案都进行了分析,并且采用5阶Butterworth滤波器进行了例证。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-12
  1.1 "最小失配网络"研究的意义  10-11
  1.2 本文研究的主要内容  11-12
第2章最小失配网络  12-19
  2.1 最小失配网络的定义及其优化目标  12-14
  2.2 二端口网络反射系数S_(11)及其模在时变负载方向上的梯度  14-17
    2.2.1 二端口网络反射系数S_(11)  14-16
    2.2.2 二端口网络反射系数|S_(11)|的梯度  16-17
  2.3 传输系数S_(21)  17-19
第3章最小失配网络设计方法  19-25
  3.1 最小失配网络的一般设计方法  19-21
  3.2 蒙特.卡罗方法  21-25
    3.2.1 蒙特·卡罗方法的基本思想  21
    3.2.2 采用蒙特·卡罗方法设计最小失配网络的优化方案  21-23
    3.2.3 采用蒙特·卡罗方法设计最小失配网络的原理  23-25
第4章 5阶低通无耗滤波器设计  25-43
  4.1 低通Butterworth滤波器与时变负载  25-30
    4.1.1 低通Butterworth滤波器  25-26
    4.1.2 5阶低通Butterworth滤波器负载变化对反射系数的影响  26-28
    4.1.3 基于5阶低通Butterworth设计滤波器  28-30
  4.2 低通Chebyshev滤波器与时变负载  30-36
    4.2.1 低通Chebyshev滤波器  30-32
    4.2.2 5阶低通Chebyshev滤波器负载变化对反射系数的影响  32-33
    4.2.3 基于5阶低通Chebyshev设计滤波器  33-35
    4.2.4 5阶低通Chebyshev滤波器的|S_(21)|  35-36
  4.3 低通Elliptic滤波器与时变负载  36-40
    4.3.1 低通Elliptic滤波器  36-37
    4.3.2 5阶低通Elliptic滤波器负载变化对反射系数的影响  37-39
    4.3.3 基于5阶低通Elliptic设计滤波器  39-40
  4.4 低通Bessel滤波器与时变负载  40-42
    4.4.1 低通Bessel滤波器  40-41
    4.4.2 5阶低通Bessel滤波器负载变化对反射系数的影响  41-42
  4.5 5阶无耗滤波器设计总结  42-43
第5章有耗最小失配网络  43-64
  5.1 有耗π型网络与负载匹配  43-45
    5.1.1 有耗匹配网络  43-44
    5.1.2 有耗匹配π型网络  44-45
  5.2 采用有耗π型网络实现最小失配网络的可行性分析  45-50
    5.2.1 时变负载对π型网络的影响  46-48
    5.2.2 π型网络和传输系数S_(21)  48-50
  5.3 采用有耗π型网络实现最小失配网络的第一种方法  50-58
    5.3.1 采用有耗π型网络实现最小失配网络的第一种方法流程图  50-51
    5.3.2 5阶Butterworth原型滤波器接第一种π型网络  51-54
    5.3.3 5阶Butterworth设计滤波器接第一种π型网络  54-55
    5.3.4 第一种π型网络的功率增益G_p  55-57
    5.3.5 Butterworth滤波器带负载能力比较  57-58
  5.4 采用有耗π型网络实现最小失配网络的第二种方法  58-64
    5.4.1 采用有耗π型网络实现最小失配网络的第二种方法流程图  58-60
    5.4.2 采用有耗π型网络实第二种方法的数据、波形说明  60-64
结论  64-65
参考文献  65-68
附录A 5阶基于Chebyshev设计滤波器的MATLAB程序  68-72
附录B 原型滤波器负载能力分析的MATLAB程序  72-77
附录C 第一种方法设计π型网络的MATLAB程序  77-79
附录D Butterworth设计滤波器接第一种π型网络的MATLAB程序  79-81
附录E 第一种π型网络功率增益的MATLAB程序  81-82
附录F Butterworth设计滤波器接第二种π型网络的MATLAB程序  82-84
附录G 第二种型网络传输系数模范围的MATLAB程序  84-87
攻读学位期间公开发表论文  87-88
致谢  88-89
研究生履历  89

负载变化对设计二端口网络传输特性的影响

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