非均勻傳輸線特性重構(gòu)及噪聲影響分析.pdf

1、本文研究了Zakharov-Shabat 逆散射問題及其數(shù)值反演算法。逆散射問題就是由散射參數(shù)來重構(gòu)散射體的某些特性參數(shù)。這種不直接接觸物體而推斷出物體的信息的功能具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。在本文中為了驗(yàn)證該數(shù)值算法的正確性，首先采用一個(gè)較為通用的且具有明確解析解的函數(shù)作為例子，數(shù)值結(jié)果表明該算法是有效的。進(jìn)而采用兩端匹配阻抗的比值分別為2，3，4三種不同情況下的非均勻指數(shù)型傳輸線的特性阻抗重構(gòu)，為了減小計(jì)算阻抗中由積分帶來的誤差積累，采用從

2、兩個(gè)端口分別進(jìn)行計(jì)算后求平均值，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法減小了誤差。 在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，特別是衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信中，通信設(shè)備的小型化和高性能是無線通信技術(shù)中的最重要的課題之一。為了盡量減小微帶電路的面積，已經(jīng)通過了很多標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行在雙頻帶，隨之也相應(yīng)出現(xiàn)雙頻器件，例如雙頻天線。濾波器作為無線通信中最基本、最重要的組成部分之一，也一直是微波工程中的研究熱點(diǎn)之一。目前雙頻帶濾波器主要是由兩個(gè)帶通濾波器并聯(lián)組成或由一個(gè)帶通和一個(gè)帶阻濾波器串聯(lián)組

3、成。本文利用單根非均勻傳輸線來實(shí)現(xiàn)雙頻帶濾波器。根據(jù)所需要的雙頻帶帶通濾波器的頻率特性要求，可以求解出符合該頻率特性的非均勻傳輸線的特性阻抗分布，并在給定其相對(duì)介電常數(shù)、介質(zhì)的厚度、傳輸線的厚度的條件下，可以恢復(fù)出該非均勻傳輸線的幾何形狀。 通過對(duì)非均勻傳輸線的瞬態(tài)分析可知，當(dāng)在傳輸線的一端輸入一階躍信號(hào)時(shí)，其反射信號(hào)經(jīng)過一暫態(tài)過程后進(jìn)入穩(wěn)態(tài)區(qū)，當(dāng)處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，反射波由源端阻抗和負(fù)載端阻抗值決定。所以當(dāng)傳輸線的頻率特性是未知時(shí)，可

4、以采用時(shí)域反射技術(shù)（Time Domain Reflectometry, 簡稱TDR），TDR相對(duì)于網(wǎng)絡(luò)分析儀的優(yōu)點(diǎn)在于它可以測出被測器件（Device Under Test，簡稱DUT）的瞬態(tài)響應(yīng)。由測量得到的時(shí)域反射信號(hào)可以重構(gòu)出非均勻傳輸線的一些特性參數(shù)。當(dāng)反射信號(hào)中混有噪聲時(shí)對(duì)非均勻傳輸線的特性參數(shù)的重構(gòu)會(huì)產(chǎn)生影響。在本文中采用Zakharov-Shabat 類型逆散射問題的數(shù)值反演算法，以指數(shù)型非均勻傳輸線為例，對(duì)時(shí)域反射信號(hào)