对称耦合器综合优化方法与小型化研究
[Abstract]:Symmetrical directional coupler is widely used in microwave and millimeter-wave circuit design. With the development of communication technology, both military and civil frequency bands have the tendency to expand to wider frequency band. Therefore, the frequency band and performance of the symmetric directional coupler are required higher. However, it is difficult to achieve wide band and high performance of single parallel coupler, so it is necessary to design multi-section symmetric coupler to broaden the frequency band and improve performance. For the design of multi-section symmetric directional coupler, it is difficult to optimize the result in a short time if the traditional design method is adopted, so it is necessary to put forward a more rapid synthesis optimization method of symmetric coupler. In this paper, a new optimization method for the synthesis design of symmetric coupler is proposed on the basis of summing up the previous achievements. In this method, the equal-ripple function is first expanded by Legendre polynomials, and then the expansion coefficients of Legendre polynomials are solved by quasi-Newton method and conjugate gradient method. Numerical results show that the convergence rate of the proposed method is much faster than that of the traditional power series expansion method, and the performance of symmetric couplers with high order can be optimized. In order to verify the effectiveness of the synthetic optimization method, a broadband symmetric coupler with a frequency range of 0.5-3 GHz is designed in this paper. The synthetic optimization method directly optimizes the ideal coupled line circuit model, but it needs to be further optimized in HFSS because the connection between the coupling nodes is not considered. In the actual circuit model there exists the problem of coupling discontinuity between internodes. In this paper, the loaded capacitor segment is improved, and the simulation and physical test show that the improvement is very effective. The miniaturization of couplers is also one of the trends at present. The most important method for the miniaturization design of reverse directional couplers is the bending line method. Although the bending line method will affect the isolation of coupler, the overall effect on the performance of coupler is relatively small. In addition, bending line method has many limitations. For example, it is suitable for frequency band below frequency 1GHz, and it will increase the difficulty of coupler wiring when it is applied in multi-section coupler. This paper also proposes a new reconfigurable method to design couplers, and presents a modeling method of dual-band couplers. The simulation results show that reconfigurable couplers are feasible. However, the performance of the coupler will be deteriorated because of the reconfigurable addition of the PIN tube. Although the reconfigurable method has a slight effect on the performance of couplers, it can realize multiple discrete band couplers and reduce the size of couplers by more than 67%, which can not be achieved by traditional design methods.
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN622
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,本文编号:2282775
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