本文關(guān)鍵詞：大功率小型化定向耦合器的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在微波系統(tǒng)中,定向耦合器是一種應(yīng)用廣泛的微波元件,它可以按照一定比例從主波導(dǎo)提取功率并從副波導(dǎo)定向輸出,實(shí)現(xiàn)功率調(diào)節(jié)、采樣、監(jiān)測(cè)等功能。隨著雷達(dá)系統(tǒng)、電子偵察與對(duì)抗、工業(yè)微波能應(yīng)用等高新技術(shù)的發(fā)展,對(duì)大功率定向耦合器的結(jié)構(gòu)尺寸和各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要求越來(lái)越高,新型定向耦合器的研究成為微波技術(shù)的重點(diǎn)研究方向之一。本文針對(duì)波導(dǎo)微帶結(jié)構(gòu)定向耦合器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),主線采用國(guó)標(biāo)BJ58波導(dǎo),具有普適性、大功率、機(jī)械強(qiáng)度高的特點(diǎn),副線采用緊湊型微帶線結(jié)構(gòu),相比波導(dǎo)型定向耦合器的截面面積減小了約1/2,實(shí)現(xiàn)了小型化設(shè)計(jì)。本文首先詳細(xì)分析了波導(dǎo)微帶兩種不同傳輸線通過(guò)矩形孔及圓孔耦合的過(guò)程,討論了矩形孔及圓形孔結(jié)構(gòu)對(duì)耦合度曲線的約束關(guān)系,推導(dǎo)了波導(dǎo)微帶兩種不同傳輸線實(shí)現(xiàn)定向耦合的雙孔的孔間距離公式,并通過(guò)仿真驗(yàn)證了矩形孔徑趨近于兩線源和圓形孔徑趨近于兩點(diǎn)源時(shí)該公式的有效性。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了兩款波導(dǎo)微帶結(jié)構(gòu)定向耦合器,魚(yú)骨型波導(dǎo)微帶結(jié)構(gòu)定向耦合器和雙排圓孔波導(dǎo)微帶結(jié)構(gòu)定向耦合器。在魚(yú)骨型波導(dǎo)微帶結(jié)構(gòu)定向耦合器設(shè)計(jì)上,采用高介電常數(shù)介質(zhì)基片削弱耦合度曲線在高頻部分耦合能量的方法,使得耦合度數(shù)值在高低頻趨于一致,實(shí)現(xiàn)了耦合度曲線的平坦性設(shè)計(jì)；提出了矩形孔的長(zhǎng)邊等差數(shù)列排布、形成魚(yú)骨型結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法,拓寬了高方向性頻帶；通過(guò)微帶線直角轉(zhuǎn)彎優(yōu)化了耦合端口,并利用削角抑制了拐彎處的駐波；分析了該結(jié)構(gòu)的功率容量。最終設(shè)計(jì)出了魚(yú)骨型波導(dǎo)微帶結(jié)構(gòu)定向耦合器,具有大功率、小型化、高耦合精度的特點(diǎn)。在雙排圓孔波導(dǎo)微帶結(jié)構(gòu)定向耦合器設(shè)計(jì)上,利用加工工藝成熟的圓形孔代替矩形孔,通過(guò)調(diào)節(jié)相對(duì)介電常數(shù)進(jìn)一步改善了耦合性能；提出了雙排圓孔排布結(jié)構(gòu),將圓孔從微帶線導(dǎo)帶中心向垂直于波的傳播方向移動(dòng),從而克服了圓孔邊緣與導(dǎo)帶邊緣的場(chǎng)耦合所導(dǎo)致的問(wèn)題,并通過(guò)磁耦合實(shí)現(xiàn)了高方向性；同時(shí)通過(guò)削弱邊緣孔徑大小的方法,減縮了隔離端能量,實(shí)現(xiàn)了多孔下的高方向性；通過(guò)直角轉(zhuǎn)彎優(yōu)化了耦合端口,削角抑制了拐彎處駐波；分析了該結(jié)構(gòu)功率容量。最終設(shè)計(jì)出了雙排6孔和雙排8孔波導(dǎo)微帶結(jié)構(gòu)定向耦合器,實(shí)現(xiàn)了大功率、小型化設(shè)計(jì)的同時(shí),拓寬了工作頻帶。
【關(guān)鍵詞】：定向耦合器 波導(dǎo) 微帶線 小孔耦合 大功率 小型化
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN622
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 研究背景和意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與進(jìn)展12-16
• 1.2.1 波導(dǎo)型定向耦合器12-13
• 1.2.2 微帶線型定向耦合器13-14
• 1.2.3 異種傳輸線型定向耦合器14-16
• 1.3 本課題的主要內(nèi)容及特點(diǎn)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術(shù)指標(biāo)18-19
• 2.2 波導(dǎo)場(chǎng)理論分析19-22
• 2.3 微帶線場(chǎng)理論分析22-24
• 2.4 波導(dǎo)微帶縫隙耦合原理24-26
• 2.5 相位疊加原理26-31
• 第三章 魚(yú)骨型波導(dǎo)微帶結(jié)構(gòu)定向耦合器的設(shè)計(jì)31-49
• 3.1 矩形孔波導(dǎo)微帶基本結(jié)構(gòu)模型與特性分析31-39
• 3.1.1 單個(gè)矩形孔的耦合度和方向性測(cè)試32-34
• 3.1.2 微帶線介質(zhì)層厚度h和導(dǎo)帶寬度W對(duì)耦合度的影響34-36
• 3.1.3 雙孔孔間距離最大方向性分析36-38
• 3.1.4 介質(zhì)層相對(duì)介電常數(shù)與耦合度的關(guān)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 多孔等差數(shù)列排布與耦合度、方向性的關(guān)系39-42
• 3.2.2 多孔孔間距離l與耦合度、方向性的關(guān)系42-43
• 3.3 微帶線端口優(yōu)化分析43-46
• 3.4 魚(yú)骨型定向耦合器的最終優(yōu)化結(jié)果46-47
• 3.5 功率容量分析47-48
• 3.6 本章小結(jié)48-49
• 第四章 雙排圓孔波導(dǎo)微帶結(jié)構(gòu)定向耦合器的設(shè)計(jì)49-64
• 4.1 圓孔波導(dǎo)微帶基本結(jié)構(gòu)模型與特性分析49-52
• 4.1.1 介質(zhì)層相對(duì)介電常數(shù)與耦合度的關(guān)系50-51
• 4.1.2 雙孔孔間距離最大方向性分析51-52
• 4.2 多孔位置與耦合度、方向性的關(guān)系52-54
• 4.3 雙排6圓孔定向耦合器的設(shè)計(jì)54-59
• 4.3.1 多孔等差數(shù)列排布與耦合度、方向性的關(guān)系55-57
• 4.3.2 多孔孔間距離l與耦合度、方向性的關(guān)系57-58
• 4.3.3 雙排6圓孔定向耦合器的最終優(yōu)化結(jié)果58-59
• 4.4 雙排8圓孔定向耦合器的設(shè)計(jì)59-61
• 4.5 功率容量分析61-63
• 4.6 本章小結(jié)63-64
• 第五章 總結(jié)和展望64-66
• 5.1 總結(jié)64-65
• 5.2 展望65-66
• 參考文獻(xiàn)66-69
• 作者簡(jiǎn)歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果69-71
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集71

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