高功率微带功分器设计与研究

发布时间：2020-06-23 06:57

【摘要】：最近几年,微波功分器件在微波技术突飞猛进的基础上也得到了迅速发展,在以雷达、通信、天线等为代表的微波系统领域有着不可替代的重要作用。功分器是一种对功率进行分配的微波器件,反向使用时用于功率合成。功分器主要有两种:第一种是具有高功率容量、低能量损耗、大带宽的波导结构功分器,针对波导结构功分器体积大,不利于集成的缺点,工程师们又设计出了体积小,低成本,性能稳定,更易与有源电路集成的微带结构功分器。功分器的技术指标主要有:输入端口驻波、幅相一致性、输出端口隔离度和插入损耗等,其影响着整个微波系统特别是那些大功率、高功率容量的微波系统的可用性和可靠性。本文旨在研究设计适用于相控阵雷达系统的高性能功分器。相控阵雷达技术在星载、机载和弹载系统中发挥着越来越重要的作用,迫切需要研制性能优、可靠性高、成本低同时兼顾体积重量约束的功分器。文中从需求分析、HFSS仿真优化、器件选型、工艺制造等方面开展研究工作,获得了轻小型宽带微带功分器,该功分器具有幅相一致性优、功率容量高、可靠性高的特点,特别针对空间应用环境进行了抗微放电设计、功率降额设计,同时采用先进的气相焊技术,提高了功分器产品的可靠性和一致性。该产品在地面、机载及星载微波系统中正在获得广泛的应用。本论文主要是对轻小型微带功分器的研制和生产过程进行了总结,主要的工作有:1、简要介绍国内外宽带、不等分微波功分器的研究现状和发展动态;介绍微波功分器项目研究的实用价值;提出本论文的研究目标和技术指标;2、介绍微波功率分配器的基础理论,特别介绍了集总参数功分器和分布参数功率分配器的设计方法及电路结构选择;3、针对多种不同微波功率分配器结构,分别给出了设计方案、设计流程、仿真内容及结果和设计版图;4、对两种微波功分器研制中的功率容量设计、结构设计及工艺设计进行了分析改进,大大提高了产品的幅度相位一致性、可靠性和环境适应性,同时给出了二种微波功分器的研制结果;5、对研制产品指标进行了测试,通过与仿真结果进行对比分析,进行研制工作总结。
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN626
【图文】：

无损耗,传输线模型

具有互易性的无损耗三端口网络不能同时都达到匹配状态。逡逑２．１．２．２邋Ｔ形接头逡逑对于无损耗Ｔ形接头，其传输线模型可以用图２－１来表示。逡逑—逡逑图２－１无损耗Ｔ形接头的传输线模型逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－１邋Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ邋ｌｉｎｅ邋ｍｏｄｅｌ邋ｏｆ邋ｌｏｓｓｌｅｓｓ邋Ｔ－ｊｏｉｎｔ逡逑由于结构的不连续，Ｔ形接头处会产生一些高次模，一些能量储存在接头逡逑连接处，用集总电纳Ｂ来表示：逡逑Ｙｉｎ＝ｊＢ邋＋邋ｙ邋＋邋ｙ邋＝邋－＾逦（２．９）逡逑如果传输线无损耗，ＺＱ就是一个实数。设Ｂ＝０，有：逡逑１邋１邋１逡逑—＾邋—邋＝邋—邋（２．１０）逡逑乙Ｉ乙１逦Ｚ0逡逑但实际上Ｂ不可能为零，我们只能通过某些条件使Ｂ等效为零［１６］［１７］。逡逑８逡逑

示意图,功率分配器,电阻式

逑２．１．３功率分配器的原理逡逑１：２功率分配器是如图２－２所示的三端口网络结构。输入端信号的功率为逡逑Ｐｉ，两个输出端信号的功率为Ｐ２和Ｐ３。显然，？尸？２＋？３。等分１：２功率分配器逡逑的各端口功率关系可表示如下：逡逑Ｐ２（ｄＢｍ）＝Ｐ３（ｄＢｍ）＝Ｐｉｎ（ｄＢｍ）－３ｄＢ逦（２．１１）逡逑￣？逡逑Ｐ１逡逑逦？功分器逡逑Ｐ３逡逑逦？逡逑图２－２功率分配器示意图逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－２邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｐｏｗｅｒ邋ｄｉｖｉｄｅｒ逡逑１：２等分功率分配器在工程实践中较常用，但也需要Ｐ２与Ｐ３存在比例关系逡逑的情况。功率分配器有两种类型：等分型（Ｐ２＝Ｐ３）和比例型（Ｐ２＝ｋＰ３）。逡逑２．２集总参数功率分配器逡逑２．２．１等分型功率分配器逡逑功率分配器可分为电阻式功率分配器和Ｌ－Ｃ式功率分配器两种。逡逑２．２．１．１电阻式逡逑电阻式功率分配器的电路仅使用电阻进行设计，按结构可分为Ａ形和Ｙ逡逑形，如图２－３所示。逡逑Ｐ２＾逦？２逡逑Ｐ１邋．厂逡逑｜邋Ｚｏ逦——？ＷＶ＇逦〈逡逑ｘ！邋１０／３邋ｘ逡逑Ｚｏ邋＼邋Ｐ

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