资源描述:
《微波基础微带定向耦合器设计》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、北京理工大摩下跨BeijingInstituteofTechnology2013-2014学年第一学期学生扌艮告□学生作业□实验报告■课程设计报告□学习心得报告课程名称:电磁理论,计算与应用教学班号:05821101份数:1授课教师:吕昕、吴昱明信息与电子学院BI公乙IAinJ0匕北京理工大孝炉kBeijingInstituteofTechnology本科实验报告实验名称:平行耦合微带线定向耦合器设计课程名称:电磁理论计算与应用实验时间:2013.12任课教师:口昕实验地点:宿舍,教室实验教师:吴昱明实验类型:□原理验证■综合设计□自主创新学生姓名:高畅学号/班级:11
2、20111445/05811101组号:学院:信息与电了学院同组搭档:专业:信息工程本硕博成绩:信息与电子学院平行耦合微带线定向耦合器一、实验目的1.掌握微带定向耦合器的工作原理、用途。定向耦合器各端口电压驻波比或者回波损耗,传输损耗、耦合度、隔离度等基本概念。2・熟悉微波设计两大软件,ADS,HFSS的使用二、实验内容用矢虽网络分析仪测试定向耦合器在一定频率范围内的各端口S参数。三、基本原理定向耦合器乂称为方向耦合器,因为这种器件的输入和输出信号Z间除了幅度关系外,还有一定的方向性关系,在微波集成电路屮往往将侧边耦合的传输线型耦合器叫做定向耦合器。可用于信号的隔离、分离和
3、混合,如功率的监测、源输出功率稳幅、信号源隔离、传输和反射的扫频测试等。定向耦合器山传输线构成,同轴线、矩形波导、圆波导、带状线和微带线都可构成定向耦合器,所以从结构来看定向耦合器种类繁多,差界很大。但从它的耦合机理來看主耍分为四种,即小孔耦合、平行耦合、分支耦合以及匹配双T。耦合口隔离口输入口直通口图1木实验采用的设计模型是耦合微带线定向耦合器模型,结构如图1所示,如果信号功率自端口1输入,则端口2为直接输出端口,端口3为耦合输出端口,端口4是隔离端口,理想状态下此端口应该没有功率输出c此种定向耦合器由于耦合输出功率的传递方向和输入功率传输方向相反。耦合器的几个重耍指标是
4、耦合度C、方向性D(或者隔离度I),输入端电压驻波比和工作带宽等,定义分别为:1、耦合度耦合度C定义为输入端口的输入功率P1和耦合端口P3之比的分贝数,耦合度C表示耦合度的分贝数越人耦合越弱,通常把耦合度为OdB-lOdB的定向耦合器称为强耦合定向耦合器,把耦合度为10dB-20dB的定向耦合器称为屮等耦合定向耦合器,把耦合度人于2OdB的定向耦合器称为弱耦合定向耦合器。2、隔离度隔离度I定义为输入端口的输入功率P1和隔离窗口的输出功率P4之比的分贝数,隔离度丨表示为:P1Z=101g-^(6/B)=201g—(JB)理想状态F,隔离度为无穷人。3、定向性D在理想悄况下,隔
5、离端口应没有输出功率,但由于设计公式及制作精度的限制,使隔离端口冇一些功率输出。通常采川耦合端口与隔离端口输出功率Z比的分贝数來表示定向耦合器的定向性,定向性D表示为:D=101g?=101g黒=20临靱(dB)匕
6、S汀1^411隔离端口输出越小,定向性越好,在理想情况下,垃定向性D无穷大,实际使用中常对定向性提出一个最小值。4、输出驻波比定向耦合器除输入端口外,其余各端口均接上匹配负载时,输入端的驻波比为定向耦合器的驶入驻波比。输入驻波比为:1+皿1_l5n
7、5、工作频带宽度满足定向耦合器技术指标的频率范围,为工作频带宽度,简称为工作带宽。四、技术指标要求1.中心频率选为
8、3.7GHz,工作频带宽度为200MHz;2.耦合度为10dB;3.在3.6GHz-3.8GHz范围内,方向性D的取值大于25dB;4•在3.6GHz-3.8GHz范围内,插入损耗小于0.5dB;5.在3.6GHz-3.8GHz范围内,端口驻波比小于2。五、设计步!1•参数指标的计算。由各参数指标公式算得:S]iS~10dBS22——10dBS33——10dBS21n—0・5dBS31=—10dBS41S—15dB2•利用ADS进行粗略的仿真,优化。(1)在原理图Schematic文件上,选择【Tools]>[LineCalc]>【StartLineCalc]命令,在[Li
9、neCalc]计算窗口,在已知传输线的特性阻抗和相移的前提下,可以计算出微带线的宽度和长度。在[LineCalc]计算窗口选择如下。Type选择为MLIN,意为计算微带线。Er=4.2,表示微带线基板的相对介电常数为2.65。Mur=l,表示微带线的相对磁导率为loH二0.8mm,表示微带基板的厚度为0.8mm。Hu=1.0e+033mm,表示微带线的封装高度为1.0e+033mmoT=0.035mm,表示微带线的导体层厚度为0.035mmoCond=4.1E+7,TanD二0.0003,Rough=0mm,Fre