發(fā)布時間：2020-05-28 08:01

【摘要】：微波通信技術(shù)的快速發(fā)展,對前端系統(tǒng)中高性能耦合器的設(shè)計提出新的要求,其中寬帶化和可重構(gòu)是非常重要的兩個特性。寬帶化耦合器可滿足寬帶和多頻段通信的要求,而具有輸出功率分配比、輸出相位差、中心頻率等特性可重構(gòu)的耦合器可以滿足更多場景下的應(yīng)用,同時避免了引入移相器而產(chǎn)生的高插入損耗和較大的電路尺寸。本文基于奇偶模分析方法、二端口網(wǎng)絡(luò)鏡像阻抗及傳輸函數(shù)、傳輸線不連續(xù)性的等效模型等理論基礎(chǔ),分別研究了具有特殊結(jié)構(gòu)限制的寬帶耦合器和具有多維度可調(diào)特性的可重構(gòu)耦合器。在寬帶耦合器分析設(shè)計中,首先應(yīng)用奇偶模理論進(jìn)行解耦分析,通過對每段傳輸線的ABCD矩陣進(jìn)行級聯(lián)的方式計算出階梯阻抗傳輸線和階梯阻抗耦合線的ABCD矩陣,從而可以得到奇偶模等效電路的端口參數(shù),然后得到整個耦合器的散射參數(shù),最終通過數(shù)值優(yōu)化求得耦合器中各段傳輸線、耦合線的特性阻抗和電長度。進(jìn)而分別采用帶狀線、全平面微帶線兩種傳輸線形式實現(xiàn)了具體的電路結(jié)構(gòu)。全波仿真結(jié)果與實測結(jié)果具有較好的一致性,表明提出的耦合器在約63%和50%的頻帶內(nèi)具有優(yōu)良的端口匹配、隔離、輸出幅度和相位不平衡度等特性。在可重構(gòu)耦合器分析設(shè)計中,首先通過理論推導(dǎo)建立基本網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)需要滿足的解析關(guān)系,然后以一種給定的電容加載傳輸線結(jié)構(gòu)為例,在預(yù)先給定傳輸線特性阻抗和電長度的情況,導(dǎo)出了嚴(yán)格的電容計算公式,確立了電容值與可調(diào)參量之間關(guān)系。該耦合器可實現(xiàn)三種參數(shù)的可重構(gòu):1)輸出功率分配比;2)輸出端口相位差;3)中心頻率。全波仿真結(jié)果表明,在等功率分配時可實現(xiàn)了輸出相位差在40°-140°范圍內(nèi)可調(diào),初步驗證了所提出方法的有效性。
【圖文】：

論進(jìn)行分析后可以得到半電路的散射參數(shù)，最終通過端散射參數(shù)。而微波器件都可以視為網(wǎng)絡(luò)，對于一個網(wǎng)絡(luò)和傳遞函數(shù)進(jìn)行確定。在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部可能存在大量的傳輸題。單介紹奇偶模分析方法在混合環(huán)耦合器上的應(yīng)用，進(jìn)而和傳遞函數(shù)，最后還對四種常見的傳輸線不連續(xù)性做了分析方法的是傳統(tǒng)的混合環(huán)耦合器的結(jié)構(gòu)圖，它由三段電長度度為 270°的傳輸線組成。設(shè)端口 1 為輸入端口，則端口出，因而記端口 1 為 Σ 端口時，端口 3 為隔離端口； 2,4 同幅反相輸出，端口 1 無輸出，因此記端口 3 為7]。由于此混合環(huán)耦合器是對稱構(gòu)造，因而可以運用奇

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)圖 3-3 一側(cè)敷銅傳輸線模型 (a) 特性阻抗與線寬的關(guān)系 (b) 相對介電常數(shù)與線寬的關(guān)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.由圖 3-3 可知，當(dāng)傳輸線的線寬在 1 mm 到 8 mm 的區(qū)間范圍內(nèi)，可以實現(xiàn)抗范圍為 138.2Ω 至 50Ω，相應(yīng)的相對介電常數(shù)由 1.191 變化至 1.0898。而 可知，，當(dāng)傳輸線的線寬在 1 mm 到 14 mm 的區(qū)間范圍內(nèi)，可以實現(xiàn)的物理阻 112 Ω 至 29.5 Ω，相應(yīng)的相對介電常數(shù)由 1.1284 變化至 1.0311。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN622

【參考文獻(xiàn)】

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3 高銘見;小型化超寬帶濾波器與濾波混合環(huán)設(shè)計[D];上海交通大學(xué);2013年

4 黃森;微波寬帶功率合成技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2012年

5 劉國慶;微波通信系統(tǒng)中小型化混合環(huán)研究[D];上海交通大學(xué);2011年

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本文編號：2684951