新型混合耦合器研究

发布时间：2020-05-28 08:01

【摘要】：微波通信技术的快速发展,对前端系统中高性能耦合器的设计提出新的要求,其中宽带化和可重构是非常重要的两个特性。宽带化耦合器可满足宽带和多频段通信的要求,而具有输出功率分配比、输出相位差、中心频率等特性可重构的耦合器可以满足更多场景下的应用,同时避免了引入移相器而产生的高插入损耗和较大的电路尺寸。本文基于奇偶模分析方法、二端口网络镜像阻抗及传输函数、传输线不连续性的等效模型等理论基础,分别研究了具有特殊结构限制的宽带耦合器和具有多维度可调特性的可重构耦合器。在宽带耦合器分析设计中,首先应用奇偶模理论进行解耦分析,通过对每段传输线的ABCD矩阵进行级联的方式计算出阶梯阻抗传输线和阶梯阻抗耦合线的ABCD矩阵,从而可以得到奇偶模等效电路的端口参数,然后得到整个耦合器的散射参数,最终通过数值优化求得耦合器中各段传输线、耦合线的特性阻抗和电长度。进而分别采用带状线、全平面微带线两种传输线形式实现了具体的电路结构。全波仿真结果与实测结果具有较好的一致性,表明提出的耦合器在约63%和50%的频带内具有优良的端口匹配、隔离、输出幅度和相位不平衡度等特性。在可重构耦合器分析设计中,首先通过理论推导建立基本网络架构需要满足的解析关系,然后以一种给定的电容加载传输线结构为例,在预先给定传输线特性阻抗和电长度的情况,导出了严格的电容计算公式,确立了电容值与可调参量之间关系。该耦合器可实现三种参数的可重构:1)输出功率分配比;2)输出端口相位差;3)中心频率。全波仿真结果表明,在等功率分配时可实现了输出相位差在40°-140°范围内可调,初步验证了所提出方法的有效性。
【图文】：

论进行分析后可以得到半电路的散射参数，最终通过端散射参数。而微波器件都可以视为网络，对于一个网络和传递函数进行确定。在网络内部可能存在大量的传输题。单介绍奇偶模分析方法在混合环耦合器上的应用，进而和传递函数，最后还对四种常见的传输线不连续性做了分析方法的是传统的混合环耦合器的结构图，它由三段电长度度为 270°的传输线组成。设端口 1 为输入端口，则端口出，因而记端口 1 为 Σ 端口时，端口 3 为隔离端口； 2,4 同幅反相输出，端口 1 无输出，因此记端口 3 为7]。由于此混合环耦合器是对称构造，因而可以运用奇

0 1 2 3 4 5 6 7 8405060708090100110CharacteristicImpew (mm)0 1 2 3 4 5 6 7 81.081.101.121.141.16Relativepermw (mm)(a) (b)图 3-3 一侧敷铜传输线模型 (a) 特性阻抗与线宽的关系 (b) 相对介电常数与线宽的关Fig. 3-3 Transmission line with copper on one side (a) The relationship between characteristiimpedance and width; (b) The relationship between the relative permitivity and width.由图 3-3 可知，当传输线的线宽在 1 mm 到 8 mm 的区间范围内，可以实现抗范围为 138.2Ω 至 50Ω，相应的相对介电常数由 1.191 变化至 1.0898。而 可知，，当传输线的线宽在 1 mm 到 14 mm 的区间范围内，可以实现的物理阻 112 Ω 至 29.5 Ω，相应的相对介电常数由 1.1284 变化至 1.0311。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN622

【参考文献】

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本文编号：2684951