大功率小型化定向耦合器的研究.pdf

1、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提取功率并從副波導定向輸出，實現(xiàn)功率調(diào)節(jié)、采樣、監(jiān)測等功能。隨著雷達系統(tǒng)、電子偵察與對抗、工業(yè)微波能應(yīng)用等高新技術(shù)的發(fā)展，對大功率定向耦合器的結(jié)構(gòu)尺寸和各項技術(shù)指標要求越來越高，新型定向耦合器的研究成為微波技術(shù)的重點研究方向之一。本文針對波導微帶結(jié)構(gòu)定向耦合器進行優(yōu)化設(shè)計，主線采用國標B J58波導，具有普適性、大功率、機械強度高的特點，副線采用緊湊型微帶線結(jié)構(gòu)

2、，相比波導型定向耦合器的截面面積減小了約1/2，實現(xiàn)了小型化設(shè)計。
　　本文首先詳細分析了波導微帶兩種不同傳輸線通過矩形孔及圓孔耦合的過程，討論了矩形孔及圓形孔結(jié)構(gòu)對耦合度曲線的約束關(guān)系，推導了波導微帶兩種不同傳輸線實現(xiàn)定向耦合的雙孔的孔間距離公式，并通過仿真驗證了矩形孔徑趨近于兩線源和圓形孔徑趨近于兩點源時該公式的有效性。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計了兩款波導微帶結(jié)構(gòu)定向耦合器，魚骨型波導微帶結(jié)構(gòu)定向耦合器和雙排圓孔波導微帶結(jié)構(gòu)定向耦合器。

3、
　　在魚骨型波導微帶結(jié)構(gòu)定向耦合器設(shè)計上，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，實現(xiàn)了耦合度曲線的平坦性設(shè)計;提出了矩形孔的長邊等差數(shù)列排布、形成魚骨型結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，拓寬了高方向性頻帶;通過微帶線直角轉(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)計出了魚骨型波導微帶結(jié)構(gòu)定向耦合器，具有大功率、小型化、高耦合精度的特點。
　　在雙排圓

4、孔波導微帶結(jié)構(gòu)定向耦合器設(shè)計上，利用加工工藝成熟的圓形孔代替矩形孔，通過調(diào)節(jié)相對介電常數(shù)進一步改善了耦合性能;提出了雙排圓孔排布結(jié)構(gòu)，將圓孔從微帶線導帶中心向垂直于波的傳播方向移動，從而克服了圓孔邊緣與導帶邊緣的場耦合所導致的問題，并通過磁耦合實現(xiàn)了高方向性;同時通過削弱邊緣孔徑大小的方法，減縮了隔離端能量，實現(xiàn)了多孔下的高方向性;通過直角轉(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)計出了雙排6孔和雙排8孔波導