x波段波导窄边定向耦合器的设计

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1、信息技术SCIENCE＆TECHN0LOGY．一2013NO．26皿圆X波段波导窄边定向耦合器的设计王抗美(南京信息职业技术学院江苏南京210023)摘要：本文简递了波导窄边定向耦合器的基本原理及其应用。经过理论分析．在两种形状耦合孔之间进行比较，最终选择了鹏形的耦合孔，给出了电磁场软件仿真和实际测试的结果。测量结构与仿真结果基本吻合。通过试验验证了该设计方法的正确性。根据本文介绍的方法，可以设计其它频率的或面耦合方式的定向藕合器。关键词：波导窄边仿真定向藕合器中圈分类号：TN622文献标识码：A文章编号：1672—379l(2o13)09(b)一0015-02定向耦合器是一种方向选择性

2、的微波1定向耦合器的分析的间距S为：传输器件，在微波技术中广泛应用。它的本在20世纪50年代，根据Bethe4~孔耦合{，】j质是将微波信号按一定定向耦合器比例进理论，利用波导传输线实现了波导小孔耦S=jI^+l／2)o4-l行功率分配。在微波系统中实现功率合成合定向耦合器。Bethed~TL耦合理论中小孔定向耦合器耦合孔的间距，是～个重和分配，经常采用定向耦合器在微波大功直径远小于波长，但远小于波长的小孔耦要的参数，能够保证副波导中耦合电磁波率系统中，通过定向耦合器耦合主传输线合的能量极其小，耦合强度相当的低，同时的叠加模式，即正传输方向相位相同叠加，中的部分能量，可以测量微波信号的功

3、率、增加孔的直径也受到波导窄边尺寸的限反向相位相反抵消。在波导的窄边上，TE10频率和频谱。制，因此，实际的耦合孔的尺寸需要合理的模的电场分量最小，此处的磁场分量最强，定向。耦合器的结构形式是各种各样选择。通过窄边小孔一般是磁场耦合，耦合的电的，从传输线类型来分有波导、同轴、带线波导传输线的主模是TEl0，耦合器的磁场的近似解为：和微带定向耦合器等。波导传输线传输损主波导和副波导均为3公分矩形波导，主副_耗小功率容量大，结构简单可靠性高。波导波导之间的金属壁厚为lmm，波导的厚度H：一i／2erqrI。V7／'定向耦合器常见的耦合方式通过宽边的小太薄其支撑强度小，容易出现波导变形。由其中

4、为0阶第一类贝塞尔函数的导孔耦合，Bethe、Collin提出小孔耦合理论奠于耦合孔的存在会激起高次模，将耦合孔数的第n个根，r．为孔的半径。定了波导定向耦合器的理论基础，R．Levy的位置离开波导输入输出端口一段距离，主线中电磁场在传输过程中通过多个提出了多孔定向耦合器的实现方法。本文可以抑制高次模的输出，同时高次模的波小孔耦合到副波导中，传输的路径也是相采用窄边4,7L耦合，多个间距1／4导波长的导波长与主模的波导波长吧相当，选取合应多种途径，耦合到副波导中，各电磁场并4,7L连续耦合电磁波，因传输行程差而同适的耦合孔的间距，也能限制高次模的耦互相干涉，在某一个方向上同相叠加有输相叠

5、加或反相抵消，实现定向传输的功能，合。根据等间距多孔耦合理论，可以选择某出，另一个方向反相抵消五输出。最为典型利用HFSS进行仿真，仿真中采用6个耦合一个模式的高次模在副波导中耦合，其多的是相距1／4导波长的双孔耦合从主波导孔，在窄边实现了定向耦合。个耦合模相位彼此相反，互相抵消，耦合孔图1定向耦合器的仿真结果科技资讯SCIENCE＆TECHNOLCOYINFORMATION15ECHNOLOGYINFORMATION信息技术表1定向耦合器的测量结果参数9GHz9．5GHZ10GHZl0．5GHZllGHZS1128．4dB36．1dB46．3dB38．6dB36．2dBS3l28．7d

6、B38．3dB49．9dB38．8dB36．3dBS41l7．3dB17．4dB17．6dB17．8dB18dB输入的信号分两路耦合到副波导中，与主半径为3、3．5、4，单位长度均为mm。然后对验表明，圆形的耦合孔在加工上比较方便，波导同方向的端口，因电磁波传播路程相数据进行比较，在参考较好的技术指标，对易于实现，且性能也比较好。其测量结果见等，同相叠加有输出，另一个端口，电磁波其尺寸进行适当的修改。耦合孔的尺寸应表1。传输的路程相差1／2导波长，反相抵消没有该不在小孔的范畴，但现有的理论已经对比较仿真结果与测量结果：耦合度两输出。有输出端称为耦合端，无输出端称为大孔耦合做了详细的分析。

7、者均为17dB左右，稍有一点偏差，方向性隔离端。理想情况下隔离端是没有功率输对于微波器件普遍存在着理论计算与和端口的驻波系数有一定的差别，但总体出的，但是小孔的尺寸并非远小于波长，由实际结果之间的误差。即时理论结果非常趋势相同，其测量结构与理论分析的结果于孔的尺寸造成电磁场传输路径差有偏精确，但实际生产制造过程中有众多的影基本吻合。差，在隔离端不是理想的反相而有信号输响因素，很难实现理论分析的结果。通过实本文介绍了X波段波导窄边定向