宽带耦合线定向耦合器的综合与设计

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERTHESIS论文题目宽带耦合线定向耦合器的综合与设计学科专业无线电物理学号201121040208作者姓名董文庆指导教师贾宝富教授分类号密级注1UDC学位论文宽带耦合线定向耦合器的综合与设计（题名和副题名）董文庆（作者姓名）指导教师贾宝富教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业无线电物理提交论文日期2014.04论文答辩日期2014.05学位授予单位和日期电子科技大学20

2、14年06月27日答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号THEINTEGRATEDDESIGNOFBROADBANDCOUPLED-LINEDIRECTIONALCOUPLERAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:RadioPhysicsAuthor:WenqingDongAdvisor:Prof.BaofuJiaSchool:SchoolofPhysicalElectronics独创性声明

3、本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容

4、编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日摘要摘要通常，定向耦合器在有源电路和无源电路中都有着广泛的应用，例如平衡混频器、调谐器、移相器、调制器、衰减器及滤波器等，是微波电路里的一个重要组成部分。S.B.Cohn及其他学者对耦合带状线的综合分析，为宽带耦合线定向耦合器的综合设计提供了便利。本文将详细的介绍三种不同结构的定向耦合器的综合设计方法，分别是非对称多节耦合线定向耦合器、对称多节耦合线定向耦合器和非对称渐变线定向耦合器。

5、并且编写了相应的综合设计程序，以实现快速简捷的设计。在设计非对称多节耦合线定向耦合器时，主要面临的两个问题：一是低频段的定向耦合器尺寸过大，必须要从结构上考虑小型化，二是耦合器的定向性和端口的驻波随着频率的升高而恶化。实际设计了一个70-960MHz的定向耦合器，利用程序综合出尺寸的初始值，在AWR软件中优化电路模型，然后在HFSS中建立三维模型优化设计。针对定向性和端口驻波恶化，经过分析主要产生的原因是节间过渡段的不连续性产生，采用电容枝节加载的方法可以在一定程度上的改善，并能达到工程设计的要求。针对小型化的问题，采用弯曲耦合线

6、的方法来实现。在设计对称多节耦合线定向耦合器时，主要面临的问题是综合设计理论里任意阶奇次多项式难以计算。本文在设计时采用牛顿迭代法来逼近该多项式，程序得到的初值，在电路模型中也有很好的响应曲线，印证了该方法的可行性。实际设计了一个工作在698-2700MHz的定向耦合线，节间的过渡段不连续性也采用电容枝节加载的方式解决，测试曲线满足工程要求。在设计非对称渐变线耦合线耦合器时，主要面临定向性和端口驻波随着频率升高而恶化的问题。目前采用的解决方法是在渐变线的强耦合段加锯齿，但是目前的理论对于锯齿加的位置，数量，高度和宽度并没有一个定量

7、的分析，只能通过优化来实现，这给设计带来了很大的不便。通过在HFSS模型中对比加锯齿前后曲线的变化，发现加锯齿后定向性有很大的改善，也印证了该方法的可行性。关键词：耦合带状线，非对称多节耦合器，对称多节耦合器，非对称渐变耦合器，综合设计软件IABSTRACTABSTRACTTypically,thedirectionalcouplerhasbeenwidelyusedinactivecircuitsandpassivecircuits,suchasbalancedmixers,tuners,phaseshifters,modula

8、tors,attenuatorsandfilters,etc.It'sanimportantcomponentofthemicrowavecircuit.S.B.Cohnandotherscholarshavedoneacomprehensivea