通信和电子系统一般由多种设备组成,在实际工作中常常会遇到阻抗不匹配的问题,即前一个设备的输出阻抗不等于后一设备的输入阻抗。若把它们直接连接在一起,不仅会使电路得不到良好的功率传输,而且还会引起其它各种复杂的电路问题(如信号的畸变、反射损耗等),发射机与天线间的不匹配问题就属于这种情况。若设想通过改变系统中天线或者发射机的参数来达到阻抗匹配的目的,在实际当中却很困难。但若在这些不匹配阻抗中间加上一个无源匹配网络就能较容易地解决由于阻抗不匹配而引起的电路问题,从而达到匹配要求。因而匹配网络在通信和电子系统中起着非常重要的作用。 在实际的匹配过程当中常常伴有滤波的问题,基于这一点,将匹配网络与滤波器结合在一起进行考虑,可以大大减少无源或者有源的元件数目,简化电路以及网络的输入、输出特性关系。本文所设计的匹配滤波器就是将匹配网络和滤波器结合在一起进行设计的,即直接设计匹配滤波器。 匹配滤波器传统的设计方法是网络综合方法,但这种方法需要复杂的推导和计算,同时还需给出终端特性的解析式,这在工程实际应用中有很大难度,而且其技术指标或性能受到一定的限制。为了解决以上问题本文利用电路优化技术,设计LC无源网络,把实际负载阻抗转换成电源网络所需要的负载阻抗,从而达到阻抗匹配,满足设计特性要求(如幅频特性、回波损耗等)的目的。其具体的设计步骤如下:首先,根据滤波、匹配的要求,用传统的方法确定匹配滤波器电路参数的初始值(不太精确的数值),建立需要优化的目标函数,推导出目标函数对元件参数的梯度并写出相应的分析程序;然后,根据目标函数的特点选择合适的优化方法,编写相应的优化程序,利用电路优化技术的灵活性调整参数,求出匹配滤波器的最佳设计值;最后,用实例证明了本方法的有效性。