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E波段和F波段波导H面T型缝隙耦合器

发布时间:2020-06-30 20:44:19 阅读: 来源:咖啡壶厂家

本文引用地址: 引言波导耦合器是微波毫米波电路系统的常用部件,用来从波导中取出一部分微波功率,以便对微波系统的工作状态进行取样、检测和控制。波导耦合器有定向型和非定向型两种形式。定向型波导耦合器性能优越,应用广泛,常见的有波导宽壁单孔或多孔定向耦合器、短缝定向耦合器和交叉十字缝定向耦合器等。但是,这种耦合器一般结构复杂,体积大,在实际应用中由于要安装法兰盘,往往需要加一段弯波导作为过渡,因此加工和装配起来比较麻烦。而非定向型波导耦合器是一个三端口网络,结构简单,体积小,使用方便。文献对这种T型结构进行了详细的数值分析并给出了相应的等效电路模型。

毫米波段波导尺寸小,对加工精度要求高,耦合器结构不宜过于复杂。考虑实际加工问题,本文对传统的对称形式的耦合槽结构进行了改进,在H平面波导T型结的基础上,采用非对称方式开槽,设计并制作了E波段18dB和F波段13dB的耦合器,已成功应用到相应的毫米波系统中。

2 耦合器结构设计图1(a)是传统H面波导T型缝隙耦合器的示意图。主波导和耦合波导的尺寸均为a×b,波导壁厚度为T,缝隙位于耦合波导口中心,尺寸为L×W, 并假定缝隙为长槽,即L≥W。这种结构为完全对称结构,实际加工时在波导公共壁中心开缝比较困难,本文采用了将耦合槽缝上移使之紧靠波导宽面的非对称结构,耦合器分为上下结构模块,耦合膜片与下腔体结构设计成一体化的形式,如图1(b)所示。波从主波导端口1输入,通过H面T型结缝隙耦合出一部分,从副波导端口3输出。应用高频电磁仿真软件HFSS,分别建立了E波段和F波段相应的模型,然后进行了仿真分析和设计。考虑实际加工制作条件,首先优选了公共壁厚度T,然后优化耦合槽的长度和宽度,最终获得一组满意的参数。

(a)

(b)

图1 H-T缝隙耦合器示意图 (a) 传统对称H-T缝隙耦合结构 (b) 非对称H-T缝隙耦合结构

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