本发明涉及一种射频前端电路，尤其是涉及一种天线和低噪声放大器之间的滤波匹配电路。
背景技术：
天线是能够有效地向空间某特定方向辐射电磁波或能够有效地接收空间某特定方向来的电磁波的装置。对于射频系统而言，天线起到了“能量转换”的作用，通过辐射和接收电磁波，完成传输线上的导行波与空间里电磁波的转换。能量转换的效率跟天线频率、阻抗匹配、增益等参数息息相关。天线从空中接收下来的信号需要经过低噪声放大器将小信号放大，天线和放大器之间的匹配电路尤其重要，如果天线和放大器之间不能形成良好的匹配，那么天线的接收下来的信号就无法放大，也就不能对信号进行下一步处理了。匹配电路的存在使得天线和放大器之间阻抗变得匹配，天线能够输出最大功率。所以研究天线和低噪声放大器之间的匹配电路就变得很有价值。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种433mhz天线和低噪声放大器之间的匹配电路，该匹配电路带宽为1mhz，插入损耗小于2.5db，天线和低噪声放大器之间实现共轭匹配。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：本发明所设计的射频电路包括天线和带通滤波器前端的输入匹配电路模块、带通滤波器(其中心频率为433mhz，工作带宽为1mhz)、带通滤波器与低噪声放大器之间的输出匹配电路模块。输入匹配模块将天线的输出阻抗匹配到滤波器的输入阻抗，使得天线能够输出最大功率，输出匹配模块是将低噪声放大器的输入阻抗匹配到微带带通滤波器的输出阻抗上，使得微带带通滤波器能够输出最大功率，微带带通滤波器的作用是匹配滤波。
本发明所有模块所用的介质材料是rogersr04725jxr,介质材料厚度为1mm，其介电常数为2.64，正切损耗值为0.0026，所用微带线的材料为铜，铜的厚度为0.05mm，微带线的特性阻抗为50欧姆，433mhz电磁波在上述介质中的波导波长λg＝469mm。经计算当t型微带线和普通微带线端口宽度为2.66mm时，微带线在上述介质材料中的特性阻抗为50欧姆，所以所有t型微带线和普通微带线的端口宽度为2.66mm。
天线和带通滤波器之间的输入匹配模块由三段串联微带线和两段并联开路短截线和两段t型微带线构成，匹配电路采用π型拓扑结构，假设天线在以50欧姆归一化的史密斯导纳圆图的值为a jb，滤波器的输入阻抗为50欧姆，此输入匹配网络是将天线的输入阻抗匹配到50欧姆。输入匹配网络包括：第一串联微带线tl1、第一t型微带线tee1、第一并联开路微带短截线tl2,、第二串联微带线tl3、第二t型微带线tee2、第二并联开路短截线tl4、第三串联微带线tl5。微带线tl1长为0.125λg，串联此微带线的目的是沿等反射系数圆进行导纳变换，可以从史密斯导纳圆图上读出此时的天线的归一化导纳，假设此时的归一化导纳为c j*d(如果该点位于值为2的等电导圆内时则该点位于匹配禁区之内，需要调整tl1的长度，使得该点跳出匹配禁区。)。第一并联开路微带短截线tl2等效成并联电抗元件，使得天线的阻抗点沿着等电导圆移动到辅助匹配圆上(辅助匹配圆是归一化值为1的等电导圆沿逆时针旋转270°所得)，此时该天线位于史密斯圆图上的等电导圆和辅助匹配圆有两个交点，这里取其中一个交点作为计算说明，假设此时该交点的归一化导纳值为c j*e，那么第一并联开路短截线的长度x可以由下式计算得出：
带通滤波器模块采用的设计方案是两段微带耦合线级联而成。频率为433mhz时，本带通滤波器的输入输出阻抗约为50欧姆。本带通滤波器包括第四串联微带线tl6，微带线tl6长为0.125λg，tl6线宽为2.66mm。第一微带耦合线clin11、clin12,第一微带耦合线clin11、clin12的线宽为2.56mm，clin11、clin12线长为0.125λg，clin11、clin12之间的间距为1.305mm。第二微带耦合线clin21、clin22，第二微带耦合线clin21、clin22的线宽为2.56mm，clin21、clin22线长为0.125λg，微带耦合线clin21、clin22之间的间距为1.305mm。第五串联微带线tl7，微带线tl7长为0.125λg，tl7线宽为2.66mm。
带通滤波器和低噪声放大器之间的输入匹配模块由三段串联传输线、两段并联开路短截线和两段t型微带线构成，匹配电路采用π型拓扑结构。假设低噪声放大器在以50欧姆归一化的史密斯导纳圆图的值为g jh，滤波器的输出阻抗为50欧姆，此输出匹配网络是将低噪声放大器的输入阻抗匹配到滤波器的输出阻抗50欧姆，使得滤波器能输出最大功率。输出匹配网络包括：第八串联微带线tl12、第四t型微带线tee4、第四并联开路微带短截线tl11、第七串联微带线tl10、第三t型微带线tee3、第三并联开路短截线tl9、第六串联微带线tl8。微带线tl12长为0.375λg，串联此微带线的目的是沿等反射系数圆进行导纳变换，可以从史密斯导纳圆图上读出此时的低噪声放大器的归一化导纳，假设此时的归一化导纳为i j*k(如果该点位于值为2的等电导圆内时则该点位于匹配禁区之内，需要调整tl12的长度，使得该点跳出匹配禁区。)。第四并联开路微带短截线tl11等效成并联电抗元件，使得低噪声放大器的导纳点在史密斯导纳圆图上沿着等电导圆移动到辅助匹配圆上(辅助匹配圆是归一化值为1的等电导圆沿逆时针旋转270°所得)，此时该低噪声放大器位于史密斯圆图上的等电导圆和辅助匹配圆有两个交点，这里取其中一个交点作为计算说明，假设此时该交点的归一化导纳值为i j*m，那么第四并联开路短截线的长度j可以由下式计算得出：
附图说明
图1是本发明的总体框图。
图2是本发明输入匹配电路结构图。
图3是本发明输入匹配电路s参数随频率变化的曲线图
图4是本发明带通滤波器结构图
图5是本发明带通滤波器s21随频率变化的曲线图
图6是本发明输出匹配电路的结构图
图7是本发明输出匹配电路s参数随频率变化的曲线图
图8是本发明的总体结构电路图
具体实施方式
在图1中，一种带有滤波匹配电路的低噪声放大器，包括天线输出匹配模块、带通滤波器模块、输出匹配模块。天线输出匹配模块和带通滤波器的输入端相连接，带通滤波器的输出模块与输出匹配电路相连接，输出匹配电路和低噪声放大器的输入端连接。所述所有模块微带线的介质材料为rogersr04725jxr,介质材料厚度为1mm，其介电常数为2.64，正切损耗值为0.0026，微带线的材料为铜，铜的厚度为0.05mm，微带线的特性阻抗为50欧姆。
上述具体实施例中，如图2所示：输入匹配网络由第一串联微带线tl1、第一t型微带线tee1、第一并联开路短截线tl2、第二串联微带线tl3、第二t型微带线tee2、第二并联开路微带短截线tl4、第三串联微带线tl5组成。天线的输出端口和输入匹配网络的第一串联微带线tl1相连接，tl1微带线的线长l1为58.744mm，线宽w2为2.66mm。第一串联微带线tl1的另外一端和第一t型微带线tee1的左端口相连，该t型微带线的端口线宽w2、w3、w4为2.66mm，第一t型微带线的中间端口和第一并联开路短截线tl2连接，tl2微带线的线长l2为
上述具体实施例中，如图4所示:微带带通滤波器由第四串联微带线tl6、第一微带耦合线clin1、第二微带耦合线clin2和第五串联微带线tl7组成。输入匹配网络的的输出端口和微带带通滤波器输入端口第四串联微带线tl6相连接，tl6微带线的线长l6为116.605mm，线宽w12为2.66mm。第四串联微带线tl6的另外一端和第一微带耦合线clin1相连接，第一微带耦合线的线宽w13为2.56mm，线长l7为117.016mm，微带耦合线之间的间距s1为1.305mm。第一微带耦合线的另外一端与第二微带耦合线clin2相连接，第二微带耦合线的线宽w14为2.56mm，线长l8为117.016mm，微带耦合线之间的间距s2为1.305mm。第二微带耦合线的另外一端和第五串联微带线tl7相连接，tl7微带线的线长l9为116.605mm，线宽w15为2.63mm。第五串联微带线tl7的另外一端和输出匹配网络相连接。
上述具体实施例中，如图6所示：输出匹配网络由第六串联微带线tl8、第三t型微带线tee3、第三并联开路短截线tl9、第七串联微带线tl10、第四t型微带线tee4、第四并联开路微带短截线tl11、第八串联微带线tl12组成。滤波器的输出端口和输出匹配网络的第六串联微带线tl8的一端口相连接，tl8微带线的线长l10为58.74mm，线宽w16为2.66mm。第六串联微带线tl8的另外一端和第三t型微带线tee3的左端口相连，该t型微带线的各端口线宽w17、w18、w19为2.66mm，第三t型微带线的中间端口和第三并联开路短截线tl9连接，tl9微带线的线长l11为
1.一种滤波匹配电路，其特征在与：总体电路包括天线与带通滤波器的输入匹配模块、带通滤波器、带通滤波器和低噪声放大器的输出匹配模块。该滤波匹配电路工作的中心频率为433mhz，带宽为1mhz，插入损耗小于2.5db，滤波器的输入输出阻抗为50欧姆。带通滤波器的两边用串联传输线和并联开路短截线做匹配电路。天线的输出端与输入匹配模块的输入端相连接，输入匹配模块的输出端和带通滤波器的输入端相连接，带通滤波器的输出端和输出匹配模块的输入端相连接，输出匹配模块的输出端和低噪声放大器的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种匹配滤波电路，其特征在于：输入匹配网络由第一串联微带线tl1、第一t型微带线tee1、第一并联开路短截线tl2、第二串联微带线tl3、第二t型微带线tee2、第二并联开路微带短截线tl4、第三串联微带线tl5组成。天线的输出端口和输入匹配网络的第一串联微带线tl1相连接。第一串联微带线tl1的另外一端和第一t型微带线tee1的左端口相连。第一t型微带线的中间端口和第一并联开路短截线tl2连接。第一t型微带线的右边端口和第二串联微带线tl3相连接。第二串联微带线tl3的另外一端口和第二t型微带线tee2相连接。第二t型微带线的中间端口和第二并联开路短截线tl4相连接，第二t型微带线的右边端口和第三串联微带线tl5相连接。第三串联微带线tl5的另外一端接口接微带带通滤波器的输入端口。
3.根据权利要求1所述的一种匹配滤波电路，其特征在于：微带带通滤波器由第四串联微带线tl6、第一微带耦合线clin1、第二微带耦合线clin2和第五串联微带线tl7组成。输入匹配网络的的输出端口和微带带通滤波器输入端口第四串联微带线tl6相连接。第四串联微带线tl6的另外一端和第一微带耦合线clin1相连接。第一微带耦合线的另外一端与第二微带耦合线clin2相连接。第二微带耦合线的另外一端和第五串联微带线tl7相连接。第五串联微带线tl7的另外一端和输出匹配网络相连接。
4.根据权利要求1所述的一种匹配滤波电路，其特征在于：输出匹配网络由第六串联微带线tl8、第三t型微带线tee3、第三并联开路短截线tl9、第七串联微带线tl10、第四t型微带线tee4、第四并联开路微带短截线tl11、第八串联微带线tl12组成。滤波器的输出端口和输出匹配网络的第六串联微带线tl8的一端口相连接。第六串联微带线tl8的另外一端和第三t型微带线tee3的左端口相连。第三t型微带线的中间端口和第三并联开路短截线tl9连接。第三t型微带线的右边端口和第七串联微带线tl10相连接。第七串联微带线tl10的另外一端口和第四t型微带线tee4相连接。第四t型微带线的中间端口和第四并联开路短截线tl11相连接。第四t型微带线的右边端口和第八串联微带线tl12相连接。第八串联微带线tl12的另外一端接低噪声放大器的负载。
5.根据权利要求1所述的一种匹配滤波电路，其特征在于：所述的输入端匹配电路模块、滤波器电路模块还有输出端电路模块的介质材料均为rogersr04725jxr，其介电常数为2.64，正切损耗值为0.0026。
技术总结