超寬帶諧振腔設(shè)計技術(shù)研究及應(yīng)用.pdf

1、諧振腔是一種具有儲能和選頻作用的微波無源器件，廣泛應(yīng)用于濾波器、振蕩器、頻率計等元器件設(shè)計以及微波測量等領(lǐng)域中。然而常用的諧振腔一般采用單一的工作模式，覆蓋頻帶較窄，這樣在寬頻帶測試時必須使用多個腔體，測試工序較為繁瑣且成本較高，因此，用一個腔體覆蓋整個頻帶實現(xiàn)超寬帶測試具有十分重要的意義。
　　基于此研究目的，本文在分析了常用傳輸線型諧振器的優(yōu)缺點上，分頻段來設(shè)計1~40GHz諧振腔腔體，其中1~7GHz采用同軸腔結(jié)構(gòu)，7~40

2、GHz采用 TE0np模圓柱腔結(jié)構(gòu)，最后創(chuàng)新性地將二者整合為一套腔體結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)用一個腔體覆蓋1~40GHz超寬帶。
　　本文的重點是7~40GHz圓柱腔體的設(shè)計。根據(jù) TE0np模諧振頻率公式，給出主腔長度尺寸范圍；繼而利用模式凈化原理及后腔處理技術(shù)建立模型，并利用HFSS軟件對縫隙階梯活塞尺寸進行優(yōu)化，最后分析耦合方式及耦合位置，完成諧振腔的一體化設(shè)計。本次論文設(shè)計時重點考慮了如下幾個問題：
　　1.干擾模式的抑制：針對工

3、作模式附近數(shù)量繁多的干擾模式，本文采用3步進行抑制，首先利用模式凈化原理對圓柱腔長度進行優(yōu)化，其次利用后腔處理技術(shù)加入縫隙階梯活塞對存在縱向電流分量的干擾模式進行抑制，最后利用雙脊波導(dǎo)/矩形波導(dǎo)激勵對簡并模式進行抑制；
　　2.耦合結(jié)構(gòu)設(shè)計：7~40GHz圓柱腔體采用孔耦合激勵，耦合端口選擇在工作模式場強最大值處開孔，且開孔位置需對1~7GHz同軸腔設(shè)計造成的影響亦降至最低。最終7~26.5GHz選擇在側(cè)壁處開孔，而Ka波段在上端

4、蓋開孔，而1~7GHz同軸腔采用探針耦合。
　　3.一體化腔體結(jié)構(gòu)的設(shè)計：為使同軸腔體Q0值最大，計算可調(diào)節(jié)同軸內(nèi)導(dǎo)體直徑，綜合考慮同軸-圓柱二腔體的相互影響，優(yōu)化設(shè)計耦合結(jié)構(gòu)，完成同軸腔的設(shè)計，實現(xiàn)一體化腔體整體設(shè)計。
　　根據(jù)同軸腔及圓柱腔復(fù)介電常數(shù)測試原理，搭建可工作于1~40GHz諧振腔測試系統(tǒng)，利用微擾法對待測樣品進行了測試，并對測試結(jié)果進行了標(biāo)準(zhǔn)差分析。在整個頻帶內(nèi)，測試標(biāo)準(zhǔn)差為｜△ε'/-ε'｜≤1％?,｜△t