基于慢波結(jié)構(gòu)的微波電路小型化研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的快速發(fā)展，設(shè)備的小型化成為一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)。在射頻前端系統(tǒng)中，諸多的微波無(wú)源器件如耦合器、Butler矩陣等的小型化設(shè)計(jì)變得尤其關(guān)鍵。其次，高次諧波會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)的質(zhì)量，干擾系統(tǒng)的正常工作。因此，如何在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)小型化的同時(shí)，抑制高次諧波也成為了一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。
　　針對(duì)小型化問(wèn)題，本文提出了一種具有高慢波因子的慢波結(jié)構(gòu)，并將其應(yīng)用到分支線耦合器和Butler矩陣的小型化設(shè)計(jì)中;其次，針對(duì)高次諧波問(wèn)題，通過(guò)在

2、慢波結(jié)缺陷地結(jié)構(gòu)來(lái)抑制二次諧波，另外，調(diào)節(jié)慢波結(jié)構(gòu)的尺寸參數(shù)，使其中的LC諧振器諧振在三次諧波頻率上，從而實(shí)現(xiàn)了具有諧波抑制特性的慢波結(jié)構(gòu)，并借助環(huán)形耦合器來(lái)驗(yàn)證該慢波結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。本文的主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新如下:
　　1、介紹了慢波結(jié)構(gòu)的工作原理，并分析了其特性，給出了慢波結(jié)構(gòu)的一些設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。同時(shí)分析了由慢波結(jié)構(gòu)S參矩陣反演其特征阻抗和相位的計(jì)算方法。
　　2、以蛇形線結(jié)構(gòu)和交指結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，結(jié)合其等效電路和慢波結(jié)構(gòu)工作原理，利

3、用兩層PCB板的層壓工藝，設(shè)計(jì)和加工了一個(gè)高慢波因子的慢波結(jié)構(gòu)，電磁仿真和等效電路計(jì)算與測(cè)試結(jié)果基本吻合。利用該慢波結(jié)構(gòu)，本文設(shè)計(jì)和制作了小型化的分支線耦合器和4×4 Butler矩陣?；诼ńY(jié)構(gòu)的分支線耦合器尺寸為14×20 mm2，僅為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)大小的9％;基于慢波結(jié)構(gòu)的4×4 Butler矩陣尺寸為76×39 mm2，僅為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的5.8％。同時(shí)，分支線耦合器和4×4 Butler矩陣均具有良好的帶寬、插損和相位特性。
　　

4、3、在高慢波因子慢波結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在保證慢波結(jié)構(gòu)小尺寸、帶寬和損耗的前提下，通過(guò)慢波結(jié)構(gòu)內(nèi)部LC諧振器和螺旋型缺陷地結(jié)構(gòu)引入傳輸零點(diǎn)，設(shè)計(jì)了具有二次、三系諧波抑制特性的慢波結(jié)構(gòu)。將此慢波結(jié)構(gòu)應(yīng)用到環(huán)形耦合器，設(shè)計(jì)和加工的環(huán)形耦合器的尺寸為43×7 mm2，僅為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的6％。同時(shí)，二次和三次諧波也被抑制到-25dB以下。
　　4、為了控制成本和降低設(shè)計(jì)復(fù)雜度，設(shè)計(jì)了一個(gè)具有諧波抑制特性的單層慢波結(jié)構(gòu)，并基于該單層慢波結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了小型