微带定向耦合器.pdf

电 子 科 技 大 学2008 级本科毕业设计（论文）开题报告表学号 28021040345 姓名:张鑫 学院：电子工程学院专业：电子信息工程学位论文题目微带 3dB 定向耦合器设计学位论文题目来源：1.科研 2.生产 3.教学（含实验）4.其它（在选项上打勾选择）学位论文成果形式：1.硬件 2.硬件+软件 3.软件 4.纯论文（在选项上打勾选择）学位论文研究内容1.研究现状及发展态势研究现状及发展态势在一些电桥及平衡混频器等元件中，常用到分支线定向祸合器.分支线电桥或定向藕合器由两根平行传输线所组成，通过一些分支线实现拐合.它们在中心频率上分支线的长度及其间的间隔全都是四分之一波长。由于徽带线分支定向祸合器在结构和加工制造方面都比波导和同轴线简便得多，因此在徽带电路，分支线电桥和定向祸合器得到了较多的应用.随着定向耦合器技术的发展，它应用到了更多更广泛的领域当中去，例如相控阵雷达等，越来越多的人开始关注这项技术，这更使定向耦合器得到了长足发展，随着时间的推移它在电子技术领域占到了越来越重要的地位。2 2选题依据及意义选题依据及意义 定向耦合器是多种微波元件的重要组成部分，但是现有设计却不甚理想，本题根据 0wens 进行 T 改进和修正 Gupta 在 1979 年根据前两者的工作也给出了微带解的紧凑形式，同时对 T 形接头进行分析，在对称 T 接头的耦合器长度计算公式上，给出更普遍的不对称 T 接头的藕合器长度计算公式，并给出了两种公式的适用范围。实际设计了一个 3dB 定向祸合器，用 HFSS DAC 软件进行了分析，仿真结果与实测结果吻合较好，表明采用改进的设计公式改善了分支线祸合器的频率偏移，可以更好的用来设计定向耦合器，提高了设计效率。2.22.2 选题意义选题意义3dB 定向耦合器设计在组成微波器件中有着广泛的应用，它是多种微波元件的重要组成部分，它的性能好坏直接影响所构成微波器件的功能和特性，现有定向耦合器构成的微波器件达不到良好效果主要原因就是 3dB 定向耦合器设计不够理想通过本次设计可以看到，新的设计得到良好的效果，器件的性能得到了很大提高。3.3课题研究内容课题研究内容 微带定向耦合器的硬件设计微带定向耦合器的硬件设计3dB 定向祸合器是一个四端口网络，结构如图 1 所示，其由两条主线和两条支线之间距离为凡/4 长的藕合线构成，这里凡为设计频率的工作波长。当功率自 1 臂输入时，则 3、4 臂有输出;理想情况下，2 臂没有功率输出，是隔离臂。当 3、4 臂输出功率相同，都等于输入功率的一半。3dB 定向辐合器分支线的宽度与输入输出臂相同，中间连接段宽度增宽，且其特性阻抗(归一化)为 l/涯.3dB 定向藕合器的电性能指标主要有插入损耗 m、祸合度(q、定向性价)和隔离度(1).其中祸合器的 T 形接头对这四个指标影响最大，其关系可利用奇、偶模法进行分析。3dB 电桥的 T 形接头可分为对称和不对称的，其等效电路如图 2 所示。4.4.拟解决的关键问题和最终目标，以及拟采取的主要理论、技术路线拟解决的关键问题和最终目标，以及拟采取的主要理论、技术路线和实施方案等和实施方案等 4.14.1 拟解决的关键问题和最终目标拟解决的关键问题和最终目标 指出了常规设计方法的缺陷，给出了不对称 T 形接头的耦合器长度的计算公式和更为准确的定向藕合器的设计公式.实际设计了一个3dB 定向祸合器，测试结果与仿真结果进行了对比，可以设计出更准确的定向耦合器参数.4.24.2 拟采取的主要理论、技术路线拟采取的主要理论、技术路线3dB 定向祸合器的设计主要是确定主线和支线的长度和宽度.为了补偿汀形接头的“结电抗”效应，在设计符合要求的藕合器时需对分支线的电长度及特性阻抗作一些修正，进而改善藕合器的频率偏移。给出了对称 T 形接头的 3dB 定向祸合器长宽度的近似修正公式:主线和分支线的特性阻抗不作变动，人和屯分别从两分支线和两主线的中心量起，礼;和礼 2 为主线和支线微带波长，wl 和 tDl 为主线和分支线宽度则:4.34.3 实施方案实施方案首先，计算主线和支线宽度。输出和输入端连接线宽度哟与叭相等。选定微带板就确定了微带线的介质介电常数:，和厚度 h 的大小，owens 综合公式可知:其次，由图 2(b)等效电路可算出徽带线长度式中，10 为设计中心频率，左为低阶高次模截止频率.由图 2 可知 D:和几为 T 形接头的等效宽度，不.与不。间的距离为呜.+呜。，兀与主线中心线距离为呜，物为有效介电常数，是等效理想变压器的匝数比，BT 为等效并联电纳.它们的关系如下不对对 T 形路的变压器匝数比：电纳的表达式为:原主线参考面和支节参考面发生偏移量为将不对称 T 形接头两边的连接线阻抗和主线阻抗。分别带入上述公式即可求得.，由支线的等效阻抗和电长度可求得 d，进一步由求出主线和支线的长度。论文特色或创新点论文特色或创新点深入研究了定向耦合器公式的计算方法，应用新的公式设计出了性能更加出色的微带定向耦合器。导师审查意见签名：日期：年月日