E波段和F波段波導H面T型縫隙耦合器

2020-11-25 電子產品世界

  1 引言

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/269450.htm

  波導耦合器是微波毫米波電路系統的常用部件,用來從波導中取出一部分微波功率,以便對微波系統的工作狀態進行取樣、檢測和控制。波導耦合器有定向型和非定向型兩種形式。定向型波導耦合器性能優越,應用廣泛,常見的有波導寬壁單孔或多孔定向耦合器、短縫定向耦合器和交叉十字縫定向耦合器等。但是,這種耦合器一般結構複雜,體積大,在實際應用中由於要安裝法蘭盤,往往需要加一段彎波導作為過渡,因此加工和裝配起來比較麻煩。而非定向型波導耦合器是一個三埠網絡,結構簡單,體積小,使用方便。文獻對這種T型結構進行了詳細的數值分析並給出了相應的等效電路模型。

  毫米波段波導尺寸小,對加工精度要求高,耦合器結構不宜過於複雜。考慮實際加工問題,本文對傳統的對稱形式的耦合槽結構進行了改進,在H平面波導T型結的基礎上,採用非對稱方式開槽,設計並製作了E波段18dB和F波段13dB的耦合器,已成功應用到相應的毫米波系統中。

  2 耦合器結構設計

  圖1(a)是傳統H面波導T型縫隙耦合器的示意圖。主波導和耦合波導的尺寸均為a×b,波導壁厚度為T,縫隙位於耦合波導口中心,尺寸為L×W, 並假定縫隙為長槽,即L≥W。這種結構為完全對稱結構,實際加工時在波導公共壁中心開縫比較困難,本文採用了將耦合槽縫上移使之緊靠波導寬面的非對稱結構,耦合器分為上下結構模塊,耦合膜片與下腔體結構設計成一體化的形式,如圖1(b)所示。波從主波導埠1輸入,通過H面T型結縫隙耦合出一部分,從副波導埠3輸出。應用高頻電磁仿真軟體HFSS,分別建立了E波段F波段相應的模型,然後進行了仿真分析和設計。考慮實際加工製作條件,首先優選了公共壁厚度T,然後優化耦合槽的長度和寬度,最終獲得一組滿意的參數。

  

 

  (a)

  

 

  (b)

  圖1 H-T縫隙耦合器示意圖 (a) 傳統對稱H-T縫隙

  耦合結構 (b) 非對稱H-T縫隙耦合結構


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