基于磁耦合的矩形波导-微带过渡电路研究及应用

摘要

本文由四部分组成：第一部分为引言，第二部分为课题的理论基础，第三部分为本文的主要内容—基于磁耦合原理的矩形波导-微带过渡转换电路的设计与分析，第四部分为基于磁耦合原理的矩形波导-微带过渡电路的应用。
　　随着毫米波技术的发展，毫米波混合集成电路与单片集成电路在通信、雷达、制导以及其它一些系统中得到广泛地应用，微带传输线正在越来越多的场合取代金属波导，成为制作毫米波集成电路的重要传输线。但由于矩形波导具有功率容量大、损耗小、无辐射损耗、结构简单、Q值高的特点，因此在微波毫米波电路和系统中被广泛应用，现在许多毫米波实验设备的输入输出端口均为波导形式。为了便于电路的测试、传输以及独立微带电路之间的连接，如何实现矩形波导与微带间的低损耗电路转换就成了微波毫米波技术研究的重要内容。
　　目前工程应用中所采用的矩形波导-微带过渡转换电路，主要形式有矩形波导-对极鳍线-微带过渡、矩形波导-脊波导-微带过渡、矩形波导-微带探针过渡典型结构，所有这些过渡转换电路都是基于矩形波导内电场激励的方式，完成矩形波导和微带线两者主模之间电磁场模式转换，从而实现电磁信号在两种不同传输媒介之间进行传输，而基于磁场耦合原理的过渡转换电路几乎未见报道。
　　本文提出了一种基于矩形波导内主模磁场激励原理实现矩形波导-微带过渡转换的新型电路，该结构利用矩形波导内 E面微带基片上的环形金属条带电路，以及一段部分填充介质的内矩外矩的偏心同轴线，实现了矩形波导和微带线两者主模之间电磁场的模式转换，整个过渡转换电路具有插入损耗小、频带宽、结构紧凑、免调试等特点。应用高频仿真软件CST，在Ka波段对该过渡转换电路进行了仿真，并利用其仿真值，实际设计制作了一对背靠背的实物电路，背靠背实物测试结果表明，在27GHz～40GHz的频率范围内，插入损耗小于1.2dB，回波损耗优于13.5dB，带宽特性和平坦度都很好，与仿真结果基本吻合。
　　作为应用，本文通过设计实现了一个利用基于磁场耦合矩形波导-微带过渡器的低噪声放大器，同时为该放大器设计制作了一个时序加电直流电源，该直流电源对需要正负电源供电的单片有保护作用。

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第一章 引言

1.1 论文的选题背景

1.2 国内外发展现状和研究趋势

1.3 本文研制设计的意义和价值

第二章 矩形波导-微带过渡设计的理论基础

2.1导波的分类

2.2矩形波导

2.3微带线

2.4典型的矩形波导-微带过渡

2.5新型矩形波导-微带过渡转换器的设计

第三章 基于磁耦合原理的矩形波导-过微带渡器的研制

3.1 引言

3.2矩形波导内主模磁激励的实现原理

3.3基于磁耦合原理的矩形波导-微带过渡转换模型设计

3.4磁耦合的矩形波导-微带过渡转换器的实现和测试结果

3.5新型矩形波导-微带过渡转换器的改进

第四章 基于磁耦合原理的矩形波导-微带过渡的应用

4.1 放大器的基本理论

4.2 功率放大器的技术指标

4.3带有磁耦合过渡器的放大器的设计

4.4带有磁耦合过渡器的放大器设计的实现

第五章 结论和展望

5.1 本论文研究总结

5.2 前景展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果