大功率小型化定向耦合器的研究

发布时间：2017-05-15 09:23

  本文关键词：大功率小型化定向耦合器的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在微波系统中,定向耦合器是一种应用广泛的微波元件,它可以按照一定比例从主波导提取功率并从副波导定向输出,实现功率调节、采样、监测等功能。随着雷达系统、电子侦察与对抗、工业微波能应用等高新技术的发展,对大功率定向耦合器的结构尺寸和各项技术指标要求越来越高,新型定向耦合器的研究成为微波技术的重点研究方向之一。本文针对波导微带结构定向耦合器进行优化设计,主线采用国标BJ58波导,具有普适性、大功率、机械强度高的特点,副线采用紧凑型微带线结构,相比波导型定向耦合器的截面面积减小了约1/2,实现了小型化设计。本文首先详细分析了波导微带两种不同传输线通过矩形孔及圆孔耦合的过程,讨论了矩形孔及圆形孔结构对耦合度曲线的约束关系,推导了波导微带两种不同传输线实现定向耦合的双孔的孔间距离公式,并通过仿真验证了矩形孔径趋近于两线源和圆形孔径趋近于两点源时该公式的有效性。在此基础上,设计了两款波导微带结构定向耦合器,鱼骨型波导微带结构定向耦合器和双排圆孔波导微带结构定向耦合器。在鱼骨型波导微带结构定向耦合器设计上,采用高介电常数介质基片削弱耦合度曲线在高频部分耦合能量的方法,使得耦合度数值在高低频趋于一致,实现了耦合度曲线的平坦性设计；提出了矩形孔的长边等差数列排布、形成鱼骨型结构的设计方法,拓宽了高方向性频带；通过微带线直角转弯优化了耦合端口,并利用削角抑制了拐弯处的驻波；分析了该结构的功率容量。最终设计出了鱼骨型波导微带结构定向耦合器,具有大功率、小型化、高耦合精度的特点。在双排圆孔波导微带结构定向耦合器设计上,利用加工工艺成熟的圆形孔代替矩形孔,通过调节相对介电常数进一步改善了耦合性能；提出了双排圆孔排布结构,将圆孔从微带线导带中心向垂直于波的传播方向移动,从而克服了圆孔边缘与导带边缘的场耦合所导致的问题,并通过磁耦合实现了高方向性；同时通过削弱边缘孔径大小的方法,减缩了隔离端能量,实现了多孔下的高方向性；通过直角转弯优化了耦合端口,削角抑制了拐弯处驻波；分析了该结构功率容量。最终设计出了双排6孔和双排8孔波导微带结构定向耦合器,实现了大功率、小型化设计的同时,拓宽了工作频带。
【关键词】：定向耦合器 波导 微带线 小孔耦合 大功率 小型化
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN622
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 研究背景和意义11-12
• 1.2 国内外研究现状与进展12-16
• 1.2.1 波导型定向耦合器12-13
• 1.2.2 微带线型定向耦合器13-14
• 1.2.3 异种传输线型定向耦合器14-16
• 1.3 本课题的主要内容及特点16-18
• 第二章 定向耦合器的原理分析18-31
• 2.1 定向耦合器的基本技术指标18-19
• 2.2 波导场理论分析19-22
• 2.3 微带线场理论分析22-24
• 2.4 波导微带缝隙耦合原理24-26
• 2.5 相位叠加原理26-31
• 第三章 鱼骨型波导微带结构定向耦合器的设计31-49
• 3.1 矩形孔波导微带基本结构模型与特性分析31-39
• 3.1.1 单个矩形孔的耦合度和方向性测试32-34
• 3.1.2 微带线介质层厚度h和导带宽度W对耦合度的影响34-36
• 3.1.3 双孔孔间距离最大方向性分析36-38
• 3.1.4 介质层相对介电常数与耦合度的关系38-39
• 3.2 多孔定向耦合器的耦合度和方向性分析39-43
• 3.2.1 多孔等差数列排布与耦合度、方向性的关系39-42
• 3.2.2 多孔孔间距离l与耦合度、方向性的关系42-43
• 3.3 微带线端口优化分析43-46
• 3.4 鱼骨型定向耦合器的最终优化结果46-47
• 3.5 功率容量分析47-48
• 3.6 本章小结48-49
• 第四章 双排圆孔波导微带结构定向耦合器的设计49-64
• 4.1 圆孔波导微带基本结构模型与特性分析49-52
• 4.1.1 介质层相对介电常数与耦合度的关系50-51
• 4.1.2 双孔孔间距离最大方向性分析51-52
• 4.2 多孔位置与耦合度、方向性的关系52-54
• 4.3 双排6圆孔定向耦合器的设计54-59
• 4.3.1 多孔等差数列排布与耦合度、方向性的关系55-57
• 4.3.2 多孔孔间距离l与耦合度、方向性的关系57-58
• 4.3.3 双排6圆孔定向耦合器的最终优化结果58-59
• 4.4 双排8圆孔定向耦合器的设计59-61
• 4.5 功率容量分析61-63
• 4.6 本章小结63-64
• 第五章 总结和展望64-66
• 5.1 总结64-65
• 5.2 展望65-66
• 参考文献66-69
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果69-71
• 学位论文数据集71

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;大功率定向耦合器[J];国外电子元器件;2001年01期

2 曹振新;夏继江;;加窗短槽定向耦合器[J];微波学报;2008年04期

3 杨淑英;安俊明;李俊一;;基于硅基定向耦合器的单纤三向器设计[J];材料科学与工程学报;2009年01期

4 蒋琦;罗正明;;3分贝定向耦合器的原理及其应用[J];中国有线电视;2010年02期

5 薛海皋;吕建平;;定向耦合器自动方向性调节的设计[J];电子设计工程;2010年03期

6 张文波;;3dB定向耦合器及其在调频广播中的应用[J];现代电子技术;2012年11期

7 刘哲雨;;低温定向耦合器的设计与实现[J];低温物理学报;2013年05期

8 ;定向耦合器测试总结报告[J];成都电讯工程学院学报;1960年03期

9 冯庆仁;第二类阶梯定向耦合器[J];电讯技术;1982年03期

10 H.格里明克;付庆书;;利用三模的窄壁定向耦合器[J];国外舰船技术.雷达与对抗;1985年11期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 覃光荣;;用定向耦合器的调配法[A];1985年全国微波会议论文集[C];1985年

2 高强;袁乃昌;;宽带定向耦合器的设计[A];2001年全国微波毫米波会议论文集[C];2001年

3 陈忆元;李嗣范;;3mm波段鳍线定向耦合器[A];1989年全国微波会议论文集（上）[C];1989年

4 蒋晓红;徐金平;李嗣范;;八毫米脊形窄壁耦合定向耦合器[A];1989年全国微波会议论文集（上）[C];1989年

5 廖敏;;选择定向耦合器设计方法的简单准则[A];1999年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];1999年

6 顾瑞龙;周希朗;鲍军;李文祥;;宽频带(10个倍频程)非线性定向耦合器的设计[A];1985年全国微波会议论文集[C];1985年

7 陈忆元;李嗣范;;毫米波鳍线定向耦合器[A];1985年全国微波会议论文集[C];1985年

8 张婷;傅德民;田立卿;;一种高方向性宽频带定向耦合器的研究[A];2005'全国微波毫米波会议论文集（第三册）[C];2006年

9 康小克;徐军;;E面缝隙波导定向耦合器的研究[A];2007年全国微波毫米波会议论文集（上册）[C];2007年

10 詹志强;刘国庆;;介质孔波导定向耦合器[A];1987年全国微波会议论文集（中）[C];1987年

中国重要报纸全文数据库 前4条

1 浙江 钱大军;改定向耦合器为二分配器[N];电子报;2002年

2 山东 郎筠;哈里斯10kW调频发射机功率分配与合成(下)[N];电子报;2011年

3 冯卫东;科学家制造出世界最小光开关[N];科技日报;2008年

4 山东蒙山转播台 朱光;调频三工器的工作原理[N];电子报;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张大伟;宽带高平坦度高方向度定向耦合器的设计研究[D];电子科技大学;2011年

2 孟欢欢;3mm定向耦合器及其测试系统的研究[D];电子科技大学;2013年

3 金辉;小型化宽带高方向性定向耦合器研究[D];电子科技大学;2013年

4 詹洁琼;应用于模分复用的聚合物光波导非对称定向耦合器研究[D];电子科技大学;2015年

5 王晓平;新型双频带Butler矩阵研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

6 严嘉斌;小型化大功率波导定向耦合器的研究与设计[D];电子科技大学;2015年

7 周宪华;高功率回旋管准光模式变换器及宽带定向耦合器的研究[D];电子科技大学;2014年

8 陈娜;紧凑型波导定向耦合器的研究[D];电子科技大学;2014年

9 郑鑫;复合电桥的研究与设计[D];电子科技大学;2015年

10 陈诚;紧凑型高方向性矩形波导定向耦合器的研究[D];电子科技大学;2015年

  本文关键词：大功率小型化定向耦合器的研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：367397