對稱耦合器綜合優(yōu)化方法與小型化研究.pdf

1、對稱定向耦合器在微波和毫米波電路設計中應用十分廣泛，隨著通訊技術的不斷發(fā)展，不論是軍用頻段還是民用頻段都有向更寬頻帶拓展的趨勢，所以對對稱定向耦合器的頻帶和性能都提出了更高的要求。然而單節(jié)平行線耦合器很難實現(xiàn)寬頻帶和高性能，所以就需要設計多節(jié)對稱耦合器，展寬頻帶和提高性能。
　　對于多節(jié)對稱定向耦合器的設計，如果采用傳統(tǒng)設計方法很難在短時間內優(yōu)化出好的結果，所以有必要提出一個更快速的對稱耦合器綜合優(yōu)化方法。本文在總結前人的成果基礎

2、上，提出了一種新的對稱耦合器綜合設計的優(yōu)化方法。該方法首先將等波紋函數(shù)用勒讓德多項式展開，然后通過擬牛頓法和共軛梯度法求解勒讓德多項式的展開系數(shù)。數(shù)值結果表明該方法的收斂速度遠遠快于傳統(tǒng)的冪級數(shù)展開方法，而且能夠對階數(shù)極高的對稱耦合器進行性能優(yōu)化。
　　為了驗證綜合優(yōu)化方法的有效性，本文設計了一款寬帶對稱耦合器，頻率范圍為0.5-3GHz。綜合優(yōu)化方法對理想耦合線電路模型直接優(yōu)化出了好的結果，而由于沒有考慮各耦合節(jié)間的連接，所以還

3、需在HFSS中進一步優(yōu)化。在實際電路模型存在耦合節(jié)間不連續(xù)性問題，本文采用加載電容枝節(jié)進行了改善，經仿真與實物測試表明改善十分有效。
　　耦合器的小型化也是目前發(fā)展的趨勢之一，對于反向定向耦合器小型化設計，目前最主要的方法是采用彎折線法。雖然彎折線法會影響耦合器的隔離度，但總體來說對耦合器的性能影響比較小。另外，彎折線法也有很多局限性，比如，它一般適用于頻率1GHz以下的頻段，同時應用在多節(jié)耦合器中會加大耦合器走線的難度。