脊波導定向耦合器的設計與研究.pdf

1、在微波系統(tǒng)中定向耦合器是一種用途較廣的微波元件，例如信號發(fā)生器中的功率監(jiān)視裝置和接收機中的混頻器都要應用定向耦合器。此外，自動增益控制、平衡放大器、調(diào)相器以及反射計和微波阻抗電橋等測量儀器也要應用定向耦合器。從結構來看，同軸線、帶狀線、微帶線、波導都可以構成定向耦合器。因此，定向耦合器的種類繁多，差異很大。 雖然國內(nèi)外對定向耦合器的研究時間久、種類多、范圍廣，特別是對矩形波導定向耦合器的研究可以說是相當成熟，但是對于脊波導的研究

2、卻較少見于報道。然而，對于具有相同截面尺寸的脊波導和矩形波導，脊波導具有更寬的單模工作帶寬，因此利用脊波導構成定向耦合器將比矩形波導定向耦合器具有更寬的帶寬。因此對脊波導定向耦合器進行全面系統(tǒng)的研究，不僅具有重要的現(xiàn)實應用價值而且也具有一定的理論意義。 本論文結合現(xiàn)有文獻對脊波導定向耦合器從理論分析、數(shù)值計算、軟件模擬方面進行了系統(tǒng)深入的研究。首先研究了比較簡單的單孔耦合的情況，并對小孔設置在脊波導的不同位置進行了研究。在此基礎

3、上，對多孔陣列耦合也進行了研究分析。在小孔間距相等的情況下，對小孔孔徑按照等孔徑分布、二項式分布、切比雪夫分布這幾類處理方法及相關設計方案進行了計算對比。重點討論了各種情況下脊波導定向耦合器的帶寬。通過對不同方案的分析比較，逐步實現(xiàn)設計的最優(yōu)化，從而達到拓寬工作帶寬的目的，并使之在工程實踐上具有更為寬廣的應用價值。 本論文的主要研究工作如下： 1.系統(tǒng)推導并完善了脊波導定向耦合器的理論基礎，給出了耦合孔在不同位置時脊波導

4、定向耦合器的相關尺寸以及電磁參量的計算公式，為脊波導定向耦合器的研究提供了設計理論，大量的研究結果為本領域及相關領域的研究提供了理論參考依據(jù)。 2.對小孔耦合進行了理論分析和數(shù)值計算，并在HFSS中進行了模擬，將數(shù)值計算結果與HFSS模擬結果進行了對比，從而證實了理論分析以及數(shù)值計算的正確性。 3.在多孔陣列耦合中，分析了孔徑采用等孔徑分布、二項式分布以及切比雪夫分布對定向耦合器帶寬的拓展的影響，得出了一系列實用的結論。