小型化折疊波導(dǎo)功分器的研究.pdf

1、傳統(tǒng)金屬管波導(dǎo)因其所特有的損耗低、抗干擾性能好、功率容量大等優(yōu)點(diǎn)，在一些通信與雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中被廣泛采用。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和需求的不斷變化，人們對(duì)通信和雷達(dá)系統(tǒng)的緊湊性、機(jī)動(dòng)性、隱蔽性等提出了更高的要求；然而，波導(dǎo)的體積與重量較大，常常與這些要求相矛盾，某些情況下甚至還成為了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的瓶頸。自然地，波導(dǎo)小型化技術(shù)成為了解決這些矛盾的關(guān)鍵。然而，現(xiàn)有的小型化技術(shù)主要通過改變波導(dǎo)的傳播特性而實(shí)現(xiàn)，在工程應(yīng)用中仍存有一些難題。在此背景下，

2、本文從改進(jìn)和優(yōu)化功分器結(jié)構(gòu)的角度出發(fā)，對(duì)一系列新型的小型化折疊波導(dǎo)功分器進(jìn)行了研究?！罢郫B”是指通過彎折或?qū)盈B波導(dǎo)分支、優(yōu)化或重構(gòu)功分器的功能單元，盡可能地減少功分器的伸展方向，提高空間利用效率，從而實(shí)現(xiàn)整體意義上的小型化效果。實(shí)踐表明，折疊功分器是一種經(jīng)濟(jì)有效的小型化實(shí)現(xiàn)方式，它的研究具有重要意義。
　　本文首先概述了波導(dǎo)小型化技術(shù)的應(yīng)用背景及發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)常用的波導(dǎo)功分器及其小型化實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了討論。此外，介紹了波導(dǎo)功分器的研究方法

3、，對(duì)全波分析法與等效電路法各自的優(yōu)缺點(diǎn)和相互關(guān)系進(jìn)行了分析。基于變分法，通過推導(dǎo)建立起有限壁厚耦合縫隙散射參數(shù)的變分表達(dá)式。對(duì)波導(dǎo)中耦合縫隙和E面階梯兩種不連續(xù)性區(qū)域的等效電路模型進(jìn)行了介紹，并對(duì)它們的參數(shù)提取方法進(jìn)行了分析。
　　隨后，對(duì)一種新型的H型結(jié)波導(dǎo)功分器進(jìn)行了研究，該功分器具有準(zhǔn)一維結(jié)構(gòu)，可有效壓縮波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)的體積，提高空間利用率，實(shí)現(xiàn)整體的小型化效果。根據(jù)H型結(jié)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，給出了等效電路模型，并在等效電路分析的基礎(chǔ)

4、引入了E面階梯，使H型結(jié)的阻抗匹配帶寬提高了超過兩倍。通過變分法對(duì)有限壁厚耦合縫隙進(jìn)行了參數(shù)提取，并在過程中使用改進(jìn)的平衡入射波有效地簡化了計(jì)算。在此基礎(chǔ)上，將等效電路法與全波分析法相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了H型結(jié)快速、精確的混合設(shè)計(jì)方法?；贖型結(jié)設(shè)計(jì)了一分四和一分八波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)。測試結(jié)果表明，H型結(jié)、一分四網(wǎng)絡(luò)及一分八網(wǎng)絡(luò)的-15dB相對(duì)帶寬分別為14％、12.6%和8.4%，帶內(nèi)插損的典型值分別為0.25dB、0.5dB和0.65dB，與仿真

5、結(jié)果吻合，具有良好的性能。
　　在此基礎(chǔ)上，將H型結(jié)應(yīng)用于脊波導(dǎo)功分器和功分網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)。對(duì)U-N變換、脊波導(dǎo)-矩形波導(dǎo)過渡、脊波導(dǎo)-微帶過渡等元件進(jìn)行了設(shè)計(jì)和加工驗(yàn)證。利用這些元件，基于H型結(jié)設(shè)計(jì)了脊波導(dǎo)一分四和一分十六功分網(wǎng)絡(luò)。測試結(jié)果表明，脊波導(dǎo)H型結(jié)、一分四網(wǎng)絡(luò)及一分十六網(wǎng)絡(luò)的-15dB相對(duì)帶寬分別為13.3%、13.3%和9.1%，帶內(nèi)插損的典型值分別為0.35dB、0.6dB和0.9dB，性能與矩形波導(dǎo)相當(dāng)，并具有更為顯