双脊波导宽带耦合器的设计

摘要

定向耦合器是微波系统中广泛使用的微波器件，在功率测量、微波传输系统，反射计及双工器中有着广泛的应用。由于定向耦合器应用场合及条件的不同，其种类很多而且差异性极大。从结构上可以分为波导、带状线、微带线、同轴线耦合器；从耦合形式上分为小孔耦合、分支线耦合以及平行耦合。
　　 国内外对于定向耦合器的研究相当得成熟，特别是对于波导型定向耦合器的研究时间最长，种类也最多。但是将双脊波导应用于定向耦合器的设计和研究却比较少见，从现代微波系统的带宽发展趋势来看双脊波导定向耦合器的设计有重要的研究价值。由于现代电子系统、测量系统以及一些微波系统要求能够实现越来越高的带宽，这种趋势对各种微波器件提出了更高的带宽要求，所以对高带宽微波器件的研究具有迫切的现实意义，这种趋势对定向耦合器也不例外。本文将结合各种文献资料，在对脊波导、矩形波导、耦合方式进行分析的基础上，设计一款采用非对称十字孔耦合宽带定向耦合器。由于脊波导和矩形波导相比有更低的截止频率，相同尺寸的情况下脊波导具有更宽的频带。在本文的设计过程中，首先分析采用圆孔耦合的方式进行设计，了解圆孔耦合的优缺点，然后采用非对称的十字孔耦合方式改进耦合性能。通过比较发现非对称十字孔耦合在带宽方面比圆孔耦合具有更高的优势。同时应用理论分析和软件仿真力求对双脊波导耦合器进行简单易行地改进以提高耦合器的性能。其次由于波导耦合器的馈电基本采用同轴探针的方式，所以本文不仅对双脊波导定向耦合器的设计进行了全面得分析而且对同轴波导转换器进行深入得研究，主要工作如下：
　　 1、介绍了定向耦合器的种类、耦合机理和主要性能参数等，在此基础上研究了双脊波导及矩形波导的传输特性，并利用HFSS软件给出了研究仿真实例。
　　 2、设计一款采用非对称十字孔缝耦合定向耦合器，并对小孔孔径、孔间距以及孔边距对耦合器参数的影响进行分析。
　　 3、分析了双脊波导结构尺寸的微小变化对各个指标的影响，得出了耦合器指标变化的敏感因子
　　 4、设计一款双脊波导与同轴之间转换的同轴波导转换器，并对其阻抗匹配、带宽特性进行研究。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 引言

第二章 定向耦合器的理论基础

第三章 双脊波导定向耦合器的设计

第四章 定向耦合器特性参量的分析

第五章 同轴波导转换器的设计与研究

第六章 总结

参考文献

致谢

攻硕期间取得的研究成果