小型化折疊波導(dǎo)功分器的研究.pdf

1、傳統(tǒng)金屬管波導(dǎo)因其所特有的損耗低、抗干擾性能好、功率容量大等優(yōu)點，在一些通信與雷達系統(tǒng)設(shè)計中被廣泛采用。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和需求的不斷變化，人們對通信和雷達系統(tǒng)的緊湊性、機動性、隱蔽性等提出了更高的要求；然而，波導(dǎo)的體積與重量較大，常常與這些要求相矛盾，某些情況下甚至還成為了系統(tǒng)總體設(shè)計的瓶頸。自然地，波導(dǎo)小型化技術(shù)成為了解決這些矛盾的關(guān)鍵。然而，現(xiàn)有的小型化技術(shù)主要通過改變波導(dǎo)的傳播特性而實現(xiàn)，在工程應(yīng)用中仍存有一些難題。在此背景下，

2、本文從改進和優(yōu)化功分器結(jié)構(gòu)的角度出發(fā)，對一系列新型的小型化折疊波導(dǎo)功分器進行了研究?！罢郫B”是指通過彎折或?qū)盈B波導(dǎo)分支、優(yōu)化或重構(gòu)功分器的功能單元，盡可能地減少功分器的伸展方向，提高空間利用效率，從而實現(xiàn)整體意義上的小型化效果。實踐表明，折疊功分器是一種經(jīng)濟有效的小型化實現(xiàn)方式，它的研究具有重要意義。
　　本文首先概述了波導(dǎo)小型化技術(shù)的應(yīng)用背景及發(fā)展現(xiàn)狀，對常用的波導(dǎo)功分器及其小型化實現(xiàn)進行了討論。此外，介紹了波導(dǎo)功分器的研究方法

3、，對全波分析法與等效電路法各自的優(yōu)缺點和相互關(guān)系進行了分析?；谧兎址ǎㄟ^推導(dǎo)建立起有限壁厚耦合縫隙散射參數(shù)的變分表達式。對波導(dǎo)中耦合縫隙和E面階梯兩種不連續(xù)性區(qū)域的等效電路模型進行了介紹，并對它們的參數(shù)提取方法進行了分析。
　　隨后，對一種新型的H型結(jié)波導(dǎo)功分器進行了研究，該功分器具有準一維結(jié)構(gòu)，可有效壓縮波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)的體積，提高空間利用率，實現(xiàn)整體的小型化效果。根據(jù)H型結(jié)的結(jié)構(gòu)特點，給出了等效電路模型，并在等效電路分析的基礎(chǔ)

4、引入了E面階梯，使H型結(jié)的阻抗匹配帶寬提高了超過兩倍。通過變分法對有限壁厚耦合縫隙進行了參數(shù)提取，并在過程中使用改進的平衡入射波有效地簡化了計算。在此基礎(chǔ)上，將等效電路法與全波分析法相結(jié)合，實現(xiàn)了H型結(jié)快速、精確的混合設(shè)計方法?；贖型結(jié)設(shè)計了一分四和一分八波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)。測試結(jié)果表明，H型結(jié)、一分四網(wǎng)絡(luò)及一分八網(wǎng)絡(luò)的-15dB相對帶寬分別為14％、12.6%和8.4%，帶內(nèi)插損的典型值分別為0.25dB、0.5dB和0.65dB，與仿真

5、結(jié)果吻合，具有良好的性能。
　　在此基礎(chǔ)上，將H型結(jié)應(yīng)用于脊波導(dǎo)功分器和功分網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計。對U-N變換、脊波導(dǎo)-矩形波導(dǎo)過渡、脊波導(dǎo)-微帶過渡等元件進行了設(shè)計和加工驗證。利用這些元件，基于H型結(jié)設(shè)計了脊波導(dǎo)一分四和一分十六功分網(wǎng)絡(luò)。測試結(jié)果表明，脊波導(dǎo)H型結(jié)、一分四網(wǎng)絡(luò)及一分十六網(wǎng)絡(luò)的-15dB相對帶寬分別為13.3%、13.3%和9.1%，帶內(nèi)插損的典型值分別為0.35dB、0.6dB和0.9dB，性能與矩形波導(dǎo)相當(dāng)，并具有更為顯