基于遺傳算法的寬帶匹配電路優化設計

王鵬

摘 要：在不同特性阻抗傳輸線連接，或微波傳輸線的負載不匹配時，連接處會產生反射，為了消除反射，使阻抗匹配，可以加入阻抗變換器。單節阻抗匹配器結構簡單，但工作帶寬窄；多節變換器可以拓寬工作帶寬。一般來說，節數越多，帶寬越寬，隨之而來的就是變換器越長。本文提出了一種基于遺傳算法的優化設計方法，并與二項式響應設計仿真對比，在多節數、大寬帶、大失配負載下反射系數有更好的表現。

關鍵詞：遺傳算法；寬帶；阻抗匹配；多節；阻抗變換器

中圖分類號：TP183 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）07-0143-03

Optimized Design of Broadband Matching Circuit

based on Genetic Algorithm

WANG Peng

（China Airborne Missile Academy，Luoyang Henan 471000）

Abstract： Reflection appears when transmission lines connect with different character impedance or load mismatch happens. Impedance transformer can be used for eliminating reflection. The structure of single section impedance matching circuit is simple， but result in narrow band behavior. Multi-section transformer can improve the bandwidth. In general， wider bandwidth increases with the number of sections， hence the length of transformer would be longer. This paper described an optimized design based on genetic algorithm. Comparing with binominal transformer， the reflection of the circuit designed by GA has a better performance on cascaded multi-section， wider bandwidth and higher rate of load mismatch.

Keywords： GA；genetic algorithm；broadband；impedance matching

1 研究背景

在設計微波元器件時，經常會面臨當兩段微波傳輸線尺寸不同時，或者介質不同時，其特性阻抗也就不同，或者傳輸線和負載不匹配，當相互連接時，由于阻抗不匹配就會在連接處產生反射。這時會使得在傳輸線中產生的損耗增加，降低傳輸效率；降低負載從微波源獲得的最大功率；會在傳輸線中產生駐波，從而限制傳輸效率，降低功率容量；也會影響微波測量時測量數據的準確性和可靠性等。因此，消除反射對微波傳輸系統是一個重要的要求。為了消除不良反射現象，可在其間接入一阻抗變換器，以獲得良好的匹配。

四分之一波長變換器對于匹配實數負載阻抗到傳輸線，是簡單而有用的電路，其主要特點是能以有規律的方式應用于較寬帶寬的多節變換器的設計。隨著微波技術的發展，更大的帶寬、更低的反射系數和更小的電路尺寸成為設計中的重點。……