微波多层超宽带功率分配网络的研究与设计

摘要

功率分配网络是一种可以实现功率分配或合成的微波无源网络，它广泛应用于天线系统和功率放大器等微波电路系统中。为了追求功率分配网络的小型化以及宽频带特性，本文在大量调研宽频带功率分配技术及微波多层电路技术的基础上，设计了一种应用于超宽带阵列天线系统的微波多层超宽带功率分配网络，该功率分配网络主要由超宽带功分器和超宽带定向耦合器组成。 本文首先详细介绍了功分器和定向耦合器的基础理论，并对改进型Wilkinson功分器和3dB耦合线定向耦合器进行分析。随后对微波多层电路中的关键技术进行研究，并对三种垂直互连结构进行建模仿真，验证了这三种结构的传输特性;同时对立体埋阻开槽结构进行建模仿真，分析了其对埋阻电路的影响。 接着，本文根据超宽带功分器的理论分别设计了0.8GHz-10GHz平面结构的超宽带两路功分器、四路功分器以及八路功分器，加工测试结果满足设计要求。在平面结构的超宽带八路功分器的基础上，利用微波多层电路技术设计了一种微波多层超宽带功分器。仿真结果表明，微波多层超宽带功分器在0.8GHz-10GHz频带内的S11小于-15dB，插入损耗大于-10.2dB，且电路尺寸缩小了30％。然后进行加工测试，其测试结果验证了该设计的可行性。 最后，本文根据超宽带耦合线定向耦合器的原理设计了0.8GHz-10GHz超宽带耦合线定向耦合器，加工测试结果满足设计要求。在超宽带耦合线定向耦合器的基础上，利用微波多层电路技术设计了一种微波多层超宽带定向耦合器。仿真结果表明，微波多层定向耦合器在0.8GHz-10GHz频带内的S11低于-16dB，端口耦合度为-3.5±0.4dB，且电路尺寸缩小了30％。然后进行加工测试，其测试结果验证了该设计的可行性。 本文对微波多层电路技术在超宽带功率分配网络上的应用进行了研究，对微波多层电路技术在微波系统上的应用具有积极的借鉴意义。

目录

声明

摘要

1绪论

1．1研究背景及意义

1．2国内外研究现状

1．2．1功率分配网络的研究现状

1．2．2微波多层电路技术的的研究现状

1．3论文的主要工作

2功率分配网络的基本理论

2．1功率分配网络的概述

2．2功分器的相关原理及特性分析

2．2．1功分器的工作原理

2．2．2功分器的奇偶模分析

2．2．3改进型wilkinson功分器

2．3定向耦合器的相关原理及特性分析

2．3．1定向耦合器的工作原理

2．3．2定向耦合器的奇偶模分析

2．3．3 3dB耦合线定向耦合器

2．4本章小结

3微波多层电路关键技术的研究

3．1微波多层板间垂直互连技术

3．1．1微波多层板间垂直互连技术的概述

3．1．2微波多层板间垂直互连结构的分析

3．1．3微波板间垂直互连的结构设计

3．2微波板间埋阻技术

3．2．1平面埋阻技术

3．2．2立体埋阻技术

3．3微波介质基板与粘贴材料的选择

3．3．1微波介质基板的选择

3．3．2微波粘结材料的选择

3．4本章小结

4微波多层超宽带功分器的设计

4．1超宽带功分器的设计原理

4．1．1阶梯阻抗变换的分析

4．1．2 N阶Wilkinson功分器的原理

4．2 Wilkinson超宽带功分器的设计与实现

4．2．1电路结构设计

4．2．2电路仿真与分析

4．2．3测试结果与分析

4．3微波多层超宽带功分器的设计与实现

4．3．1电路结构设计

4．3．2电路仿真与分析

4．3．3测试结果与分析

4．4本章小结

5微波多层超宽带定向耦合器的设计

5．1超宽带定向耦合器的设计原理

5．1．1对称型多节耦合线定向耦合器设计理论

5．1．2等波纹多项式的确定

5．1．3对称多节耦合线的阻抗计算

5．2超宽带耦合线定向耦合器的设计与实现

5．2．1电路结构设计

5．2．2电路仿真及分析

5．2．3测试结果及分析

5．3微波多层超宽带定向耦合器的设计与实现

5．3．1电路结构设计

5．3．2电路仿真与分析

5．3．3测试结果及分析

5．4本章小结

6总结与展望

致谢

参考文献

附录