脊波導(dǎo)定向耦合器的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、在微波系統(tǒng)中定向耦合器是一種用途較廣的微波元件，例如信號發(fā)生器中的功率監(jiān)視裝置和接收機(jī)中的混頻器都要應(yīng)用定向耦合器。此外，自動(dòng)增益控制、平衡放大器、調(diào)相器以及反射計(jì)和微波阻抗電橋等測量儀器也要應(yīng)用定向耦合器。從結(jié)構(gòu)來看，同軸線、帶狀線、微帶線、波導(dǎo)都可以構(gòu)成定向耦合器。因此，定向耦合器的種類繁多，差異很大。 雖然國內(nèi)外對定向耦合器的研究時(shí)間久、種類多、范圍廣，特別是對矩形波導(dǎo)定向耦合器的研究可以說是相當(dāng)成熟，但是對于脊波導(dǎo)的研究

2、卻較少見于報(bào)道。然而，對于具有相同截面尺寸的脊波導(dǎo)和矩形波導(dǎo)，脊波導(dǎo)具有更寬的單模工作帶寬，因此利用脊波導(dǎo)構(gòu)成定向耦合器將比矩形波導(dǎo)定向耦合器具有更寬的帶寬。因此對脊波導(dǎo)定向耦合器進(jìn)行全面系統(tǒng)的研究，不僅具有重要的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用價(jià)值而且也具有一定的理論意義。 本論文結(jié)合現(xiàn)有文獻(xiàn)對脊波導(dǎo)定向耦合器從理論分析、數(shù)值計(jì)算、軟件模擬方面進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究。首先研究了比較簡單的單孔耦合的情況，并對小孔設(shè)置在脊波導(dǎo)的不同位置進(jìn)行了研究。在此基礎(chǔ)

3、上，對多孔陣列耦合也進(jìn)行了研究分析。在小孔間距相等的情況下，對小孔孔徑按照等孔徑分布、二項(xiàng)式分布、切比雪夫分布這幾類處理方法及相關(guān)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了計(jì)算對比。重點(diǎn)討論了各種情況下脊波導(dǎo)定向耦合器的帶寬。通過對不同方案的分析比較，逐步實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的最優(yōu)化，從而達(dá)到拓寬工作帶寬的目的，并使之在工程實(shí)踐上具有更為寬廣的應(yīng)用價(jià)值。 本論文的主要研究工作如下： 1.系統(tǒng)推導(dǎo)并完善了脊波導(dǎo)定向耦合器的理論基礎(chǔ)，給出了耦合孔在不同位置時(shí)脊波導(dǎo)

4、定向耦合器的相關(guān)尺寸以及電磁參量的計(jì)算公式，為脊波導(dǎo)定向耦合器的研究提供了設(shè)計(jì)理論，大量的研究結(jié)果為本領(lǐng)域及相關(guān)領(lǐng)域的研究提供了理論參考依據(jù)。 2.對小孔耦合進(jìn)行了理論分析和數(shù)值計(jì)算，并在HFSS中進(jìn)行了模擬，將數(shù)值計(jì)算結(jié)果與HFSS模擬結(jié)果進(jìn)行了對比，從而證實(shí)了理論分析以及數(shù)值計(jì)算的正確性。 3.在多孔陣列耦合中，分析了孔徑采用等孔徑分布、二項(xiàng)式分布以及切比雪夫分布對定向耦合器帶寬的拓展的影響，得出了一系列實(shí)用的結(jié)論。