同轴_矩形波导转换器的仿真和实现

同轴_矩形波导转换器的仿真和实现 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 同轴_矩形波导转换器的仿真和实现 48空间电子技术 2005年第3期SPACEELECTRONICTECHNOLOGY 同轴—矩形波导转换器的仿真和实现 马 尚 于洪喜 (西安空间无线电技术研究所,西安710000) 摘 要 介绍了同轴—矩形波导转换器的原理和 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 方法,运用以有限元为原理的专业软件AnsoftHFSS对同轴—矩形波导转换器进行仿真,并与实际测量结果进行比较,仿真结果与测试结果吻合。 主题词 同轴 波导 转换器 1 引 言 ,这是因为一方面微带线广泛应用在微波集成电路中,微波元器件很容易连接在微带上,同时方便在微带线上进行调整;另一方面,系统经常需要波导接口,例如 天线馈源。而接收机、发射机等都使用微带结构,所以要使用波导微带转换作为这两种传输线的过渡。如何实现波导与微带的转换就成了人们关注的课题。对于转换的基本要求是:(1)低驻波、低的插入损耗;(2)有足够的频带宽度; (3)便于设计加工。 到目前为止,波导微带转换的方法[1]主要有:通过过渡鳍线转换,—————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 利用脊波导转换,探针转换型。探针转换型包括同轴探针耦合型和微带探针耦合型。 脊波导转换[2]是一种简单而有良好过渡特性的结构,但需要精确的机械加工,体积也较大。这就必然导致集成电路屏蔽外壳成本过高,特别对毫米波频段更是如此。 与脊波导转换相比,鳍线型转换[4]相对要简单一些。这是由于鳍线型转换是交流耦合的、隔直的,是印制在基片上的电路,而不是机械结构的。但这种转换设计比较困难,常常是依赖于经验和实验,而且它的损耗也比较大。 探针型转换[3]具有明显的优点:它的插入损耗低,回波损耗小,具有较大频宽;而且结构紧凑,加工方便,装卸容易。文章着重对同轴探针型波导微带转换进行 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 。 2 同轴探针型波导微带转换分析 同轴探针型波导微带转换是最常用的一种结构形式,它实 际上是把同轴线(TEM模)转换到矩形波导(TE10模)的一种转换 形式。它的常用方法之一是如图1所示的转换接头。 如图1所示,同轴线的外导体与矩形波导的宽壁连在一起, 内导体的延伸部分(探针)插入波导中,形成一个小辐射天线,在 波导中激励出TE10模式的电磁波。由于在矩形波导中插入了图1同轴探针型波导微带转换结构示意图探针,并在宽壁上开了孔,在同轴-矩形波导转换处引入了电抗,造成波的反射,使同轴线与波导的失收稿日期:2005-03-07; 收修改稿日期:2005-08-18 —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 2005年第3期 马尚等:同轴—矩形波导转换器的仿真和实现49 配加剧。柯林在《导波场论》中详细分析了这种结构的输入阻抗, 令输入阻抗为R+jX,采用积分的方法,得到输入阻抗的 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 达式[5]: 102 (1)R=sin2βltank0 βab210K0 z0tanX= 2 2πk0b 1n πr + 2 2π 2 + β10a sinβ10l-21- 2 a ? —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ -2 2 K0 n=1 sin1- 2 sin2 2 2 ()Kn (2) 式中,l为波导终端短路距离,d为探针的插入深度,a和b分别是波导的宽和高。从上面等式可以看出,探针的输入阻抗是探针直径、深入腔体的长度和波导终端短路距离以及频率的函数。因此可通过适当调节探针的插入深度d和波导终端短路距离l,就能大大改善匹配性能范围内,保持较小的插入损耗和回波损耗。 为了展宽频带,2于这种情况, ,,从而展宽了频带。但是,,,因此这种装置多用于功率较低的情况。 3 同轴探针型波导微带转换仿真 在课题设计中, 需要设计一个工作频率为17.3GHz,17.8GHz的同 图2 探针加介质套结构形式 —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 轴探针型矩形波导转换器。根据所要求的频率以及 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 矩形波导和同轴探针的尺寸,在AnsoftHFSS中绘出同轴—矩形波导转换器的三维结构,如图3所示。 由于工作频率在17.3GHz,17.8GHz,故采用BJ-180标准波导作为输入口,然后进行材料设置、端口和辐射边界的设置及求解方面的设置,完成后开始求解。 探针的直径是固定的,因此只需要调节探针伸入波导的长度和探针距短路面距离便可。具体方法是先固定其中一个变量,调节另一个变量,然后观察仿真结果,再做出调整,一直调整到得出满意结果为止。实际上在最后加工中,又在波导背面打了3个孔,伸入调节螺钉,它们的作用也等效于调节探针伸入波导的长度,最后得到仿真结果,如图4所示。 图3 同轴探针型波导微带转换结构仿真 图4 VSWR随频率变化的曲线 50 空间电子技术 2005年第3期 从图4可见,在指定的频带内的驻波比完全达到要求。 4 实验结果 根据仿真结果做出了同轴探针型波导转换器的样品。经过测量,它们在指定频带内的驻波比与仿真结果吻合较好。图5、图6是实物照片和测试结果 —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 。 图5 实物照片 图6 测试结果 5 结 语 用AnsoftHFSS对该同轴—矩形波导转换器进行了仿真,并制 作实验件,测试结果为VSWR<1.18,结果与仿真吻合得很好,证明该方 案是可行的。 参考文献 1 黎安尧.微波技术基础.成都:电子科技大学出版社.1983 2 清华大学《微带电路》编写组.微带电路.北京:人民邮电出版 社.1976 3 LeeH-BandItohT.Asystematicoptimumdesignofwaveguide-to-microstriptransition.IEEETrans.onMicrowaveTheoryandTechnique,Vol.45,No.5,May1997 4 VillegasFJ,StonesI.Anovelwaveguide-to-microstriptransitionformillimeter-wavemoduleapplications.IEEETrans.onMicrowaveTheoryandTechnique,Vol.47,No.1,January1999 5 柯林RE著,吕继尧译.微波工程基础.北京:人民邮电出版 社.1981 作者简介 —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 马 尚 1978年生,2002年毕业于西北工业大学通信工程专业, 现在西安空间无线电技术研究所电磁场与微波技术专业攻读硕士研 究生。目前主要从事星载低噪声放大器的研究开发工作。 于洪喜 1963年生,研究员,研究生导师。多年从事卫星有效载荷 研制工作,培养出多名研究生。 ——————————————————————————————————————