本文選題：定向耦合器 + 緊湊型��； 參考：《電子科技大學》2015年碩士論文

【摘要】：定向耦合器作為一種微波無源器件被廣泛的應用于微波以及毫米波電路系統(tǒng)中。定向耦合器最為主要的特點就在于其能將微波能量進行定向性的重新分配,這種定向性分配的方向和比例一般要根據(jù)微波系統(tǒng)具體需求的不同而選擇不同的設計方案來達成。由于有著定向的分配微波能量的功能,所以定向耦合器主要被應用于微波系統(tǒng)的在線測量,雷達的反射監(jiān)控以及寬帶大功率衰減系統(tǒng)中。定向耦合器的類型也隨著微波系統(tǒng)的發(fā)展得到了豐富與發(fā)展,例如從早期采用波導作為定向耦合器的傳輸系統(tǒng)發(fā)展到采用更小巧,更易于加工的微帶或帶狀線作為傳輸系統(tǒng),又或者從最初的小孔耦合發(fā)展到多孔陣列耦合,從平行線耦合發(fā)展到分支線定向耦合等。然而早期的很多帶有實驗性質(zhì)的定向耦合器從主要的性能指標到產(chǎn)品整體體積以及易用性等各方面都已經(jīng)不能滿足我們的需求,因此研究設計性能優(yōu)良,結(jié)構(gòu)緊湊,易于系統(tǒng)使用的定向耦合器仍然具有著重要的意義。本文主要對波導定向耦合器進行了研究與設計。首先通過對定向耦合器的概念與發(fā)展歷史的學習深入了解了定向耦合器的研究意義與研究現(xiàn)狀。其次通過對波導定向耦合器理論中小孔耦合理論與相位疊加理論等理論知識的研究與學習為后續(xù)設計波導定向耦合器打下堅實的基礎。在具體設計定向耦合器之前對可能影響定向耦合器性能的各項參數(shù)進行了大量建模仿真的驗證與探討工作,其中包括在三維電磁仿真軟件CST里分別建立3至6孔這四種耦合器的模型,來探討耦合孔數(shù)目對定向耦合器的影響;以及分別改變耦合孔的高度和厚度;波導的高度和寬度等相關(guān)參數(shù)來探討最終所選用的耦合器優(yōu)化變量。然后通過CST先建立定向耦合器的主體結(jié)構(gòu)和過度結(jié)構(gòu)模型再組合優(yōu)化的方法,調(diào)整設計出性能指標優(yōu)良H面緊湊型高方向性矩形波導耦合器。最后對H面緊湊型高方向性矩形波導耦合器進行了實物的加工和測試驗證。最終的測試結(jié)果表明該定向耦合器在6.57GHz-9.99 GHz的頻帶內(nèi)反射達到了-26 dB,耦合度為20 dB?1.5 dB,方向性達到了33 dB。
[Abstract]:As a passive microwave device, directional coupler is widely used in microwave and millimeter wave circuit systems. The most important characteristic of directional coupler is that it can redistribute microwave energy directionally. The direction and proportion of directional energy distribution should be realized according to the different design scheme of microwave system. The directional coupler is mainly used in the on-line measurement of microwave system, radar reflection monitoring and wideband high-power attenuation system because of its function of directionally distributing microwave energy. The types of directional couplers have also been enriched and developed with the development of microwave systems, for example, from the early use of waveguides as directional couplers to the use of smaller, more easily machined microstrip or strip lines as transmission systems. Or from the initial pinhole coupling to the porous array coupling, from parallel line coupling to branching line directional coupling and so on. However, many of the early directional couplers with experimental properties, from the main performance indicators to the overall volume and ease of use of the product, can no longer meet our needs, so the research and design performance is excellent, and the structure is compact. The directional coupler, which is easy to use in the system, is still of great significance. In this paper, the waveguide directional coupler is studied and designed. Firstly, the research significance and current situation of directional coupler are studied by studying the concept and development history of directional coupler. Secondly, through the research and study of orifice coupling theory and phase superposition theory in waveguide directional coupler theory, it lays a solid foundation for the subsequent design of waveguide directional coupler. Before the directional coupler is designed, a lot of modeling and simulation work has been done to verify and discuss the parameters that may affect the performance of the directional coupler. Three dimensional electromagnetic simulation software CST is used to establish three to six hole coupler models to study the effect of the number of coupling holes on the directional coupler and to change the height and thickness of the coupling hole. The parameters such as the height and width of the waveguide are used to study the optimization variables of the coupler. Then the main structure and excessive structure model of directional coupler are established and optimized by CST, and the H-plane compact rectangular waveguide coupler with good performance is designed and adjusted. Finally, H-plane compact rectangular waveguide couplers with high directionality are fabricated and tested. The final test results show that the directional coupler can reflect -26 dB in the band of 6.57GHz-9.99 GHz, the coupling degree is 20 dB?1.5 dB, and the directivity is 33 dB.
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN622

【共引文獻】

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本文編號：1861750