射频自适应阻抗匹配模块及电调微带天线研制

摘要

本文采用钛酸锶钡（BaxSr1-xTiO3）变容管作为调谐元件，结合射频微波、自动化控制、软件编程等技术研制了射频自适应阻抗匹配模块。并完成了电调微带天线中可调输出电压单元部分的硬件电路设计，主要研究结果如下：
　　1、射频自适应阻抗匹配模块：模块主要由四个部分组成，分别是可调匹配网络、可控直流 DC/DC稳压电源、MCU/信号处理器及信号功率检测器。其中还涉及到定向耦合器、衰减器、信号 A/D、D/A转换等方面的知识。四个主要部分的设计如下:（1）采用BST变容管作为可调匹配网络的调谐元件，设计一个倒L型结构的匹配网络；（2）可控直流DC/DC稳压电源选用LM2596开关型稳压芯片实现；（3）MCU/信号处理器选用深圳宏晶科技生产的 STC89C52芯片实现（4）信号检测器采用功率检测的方法，选用LTC5505功率检波器实现电路设计。在完成模块硬件整体设计及调试的基础上，采用Aglient E5071C矢量网络分析仪对模块的性能进行了表征，结果表明模块开启前和模块开启后的S11参数值由-2dB~-3dB变化到-9dB左右，即到达负载天线的功率与信号源所提供功率的比由40％~50%提高到90%左右，可见模块的加入大大提高了电路的匹配度。
　　2、电调微带天线：电调微带天线主要由两部分组成，即可调输出电压单元和基于BST可变电容的微带天线，本文对可调输出电压单元部分进行了研究。可调输出电压单元分为单片机芯片和可调电源两部分，其中单片机选用 STC89C52芯片，可调电源选用 LM2596HV开关型稳压电源实现，可调输出电压单元可输出0~60V之间的任意电压值，用以控制电调微带天线的工作频点。在完成单元硬件设计的基础上，采用Aglient E5071C矢量网络分析仪对模块的S11参数进行了测试表征。结果表明，当可调输出电压单元输出电压由0~52 V之间变化时，实现了电调微带天线的工作频点由1.47~1.61 GHz之间调节，并且回波损耗S11低于-15 dB，表明天线基本上将所有的信号功率发射出去，只有很少的反射功率。

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第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 BST变容管介绍

1.3 自适应阻抗匹配技术介绍

1.4 电调微带天线技术介绍

1.5 本论文研究内容

第二章 自适应阻抗匹配模块

2.1 阻抗匹配网络

2.2 可调匹配网络工作原理

2.3 自适应阻抗匹配模块设计

2.4 本章小结

第三章 自适应阻抗匹配模块电路的实现

3.1 定向耦合器与衰减器设计

3.2 阻抗匹配检测方法

3.3 自适应阻抗匹配算法

3.4 A/D与D/A信号转换电路

3.5 可控直流稳压电源

3.6 本章小结

第四章 自适应阻抗匹配模块性能测试

4.1 自适应阻抗匹配模块实物图

4.2 模块调试遇到的问题

4.3 自适应阻抗匹配模块表征

4.4 本章小结

第五章 电调微带天线研制

5.1微带天线概述

5.2 微带天线的电调单元设计

5.3 电调微带天线的性能表征

5.4 本章小结

第六章 主要结论

6.1 论文结论

6.2 后续工作

致谢

参考文献

附录

攻硕期间取得的研究成果