微带-波导转换.docx
波导-微带转换电路刘云生2设计目的：设计一只Ka波段波导到微带转换电路.其技术指标要求如卜丁工作频率：26.540GHz输入/输出驻波比：插入损耗：一、设计思路微带探针转换是目前应用最为广泛的波导-微带过渡形式并且它有明显的优点。它的插人损耗低,回波损耗小,具有较大频宽,且其构造紧凑,加工便利,装卸简单。图1和图2中所示为常用微带探针转换构造图，我们采纳H面微带探针转换的构造。探针从波导宽面插入，并且探针平面与波导窄面垂直。微带过渡段我们采纳渐变构造。通过优化探针插入深度d,微带变换器的长度，探针和微带变换器各自宽度s.s1.,波导的微带插入处到波导短路处的距离1.,得到满意指标的结果。(»)w图1H向微带探针转换构造图图2E面微带探针转换构造图设计过程:(I)利用ADS软件里的微带计算工具得出中心频率为33.5G出处的微带的宽度Sv=0.77,三,如图3所示。图350欧姬微带线宽(2)在HFSS中建立仿真模型如图4所示，包括微带金属条，微带基板，以及包围空气腔三局部。利用对称性以N面为对称面切掉一半可以削减计算时间。图4仿真模型(3)设置三局部的材料属性，其中微带金属条为PEC，微带基板为Duriod5880(厚度=0.254E,相对介电常数=2.2)。包围空气腔设为真空(默认(4)设置波端口1,2。都为1个模式，如图5。波端112图5波海门I(5)设置边界条件如图6。其中微带被包围空气腔的上面设置辐射边界，对称N面设置为PrCfCC1.H面。图6边界条件(6)设置求解.，扫频。然后设置5个优化变量(优化探针插入深度以及微带变换器的长度，宽度s.s,波导的微带插入处到波导短路处的距离1.),优化目标即为设计指标。三、设计结果及存在问题分析：通过优化得到最正确优化值如下列图7中所示：SetupOptimizationCoUsV4>MbjGtfttr11ti4sVtft*¼1OverrideSt*rn<Va1.vUnit*IInC1.UdVtn!VmC.VaxIVnitvVmFcu%VntIZ斜3145861984I9512S6805839133f040580881808706M1.1.I523428203262832.2M2:5S2.2M1.5M1551.5M1.9M21IM19M04M05IM04M0.45M048IM0.«5MNF>xdV*r>¼1.*IinerCmtttrtint图7优化变量优化结果为:图8优化结果图<咏故在全频段内满意设计要求。设计中须要留意的问题：（1）利用对称性可以削减网格数量，缩短计算时间。<2）端口2有多个模式，须要设置为I个模式。（3）微带厚度不为零。（4）设置包围空气腔要将微带基板包围。（5）微带波端口（端口2）设置不能太小，否那么会造成人为遗漏局部场。（6）约束腔开口宽度选取要适当，当波导开口的横向尺寸变小以后，波导中边壁横向尺寸的突变会带来额外的反射。因此，横向开口的尺寸也不是越小越好。选择的原那么是不能传播高次模，并对高次模有足够衰减的前提下越大越好。腔体滤波器设计报告设计下表中所示的通路2对应的滤波器序号工程单位需求规格（研发填写）需求规格（供应商）差异说明功能性能指标通路MPORT2)MHZ806'960(PORT2-PORT1.)jfiKS2(PORTS)MHz1710'1880(K)R-3-P(WT1.)通路4(WWT5)Wz2200'2500(rt)R-5-roRT1.)端门驻波比端口隔离度dBc>80dB插入损耗dB0.8dB三阶互调dBc-140dBc(+43dBtn×2)带外抑制dBc>80dB以大输入功率W100端口阻抗oha50带内波动dBW接头形式N-F生命周期成熟FIT（失效率）FITS500ppn环境城应性要求工作温度范困,C-30'50存储温度范围r-4055一、理论分析（1）腔体耦合浊波器的介绍腔体耦合流波器是一种具有普遍意义的窄带滤波器构造。探讨这种构造的设计具有重要意义。在谐振腔数量一样的条件卜.，广义切比雪夫滤波器在通带旁边的具有选择性好、插损小的特点。漉波器的谐振腔体有多种类型，包括介质谐振器、同轴谐振器、波导谐振器、螺旋谐振器和平面构造谐振器等°(2)选择滋波器腔体构造考虑的因素腔体体积：Q值：寄生通带：可调范围可实现的带宽：耦合构造:耦合构造的灵敏度；时不须要模式的耦合隔离；功率容量；温度稳定性等。(3)腔体耦合漉波器设计的根本思路从集中参数低通原型动身，经过频率变换获得集中参数电路模型。然后用不同的构造去实现。由耦合矩阵动身设计腔体耦合滤波器。二、设计过程：利用COUP1.eFiI软件来确定设计参数。受温度漂移、击穿功率和群时延等技术指标的限制，滤波器设计的工作带竟要比用户要求的带宽宽一些。通常，设计带宽比用户要求大20%左右。由此得出采纳7腔干脆耦合即可满意指标，以下为7腔设计的参数图：（2）单腔仿真选择梳状构造腔体，梳状构造腔体的大小和杆的粗细主要影响腔体Q值。可依据谐振杆的尺寸适中选择腔体尺寸和谐振杆其它尺寸的初值。通过单腔仿真应当获得如下信息：1工作模式的谐振频率：2通过计算与工作模式相邻模式的频率，确定寄生通带的也许位置；3通过计算腔体Q值，确定滤波器的插损；4通过计算腔体内的场分布，确定渡波器电场最大点的位置和场强。仿真模型如下：（3）腔体间粗合构造仿真通常，腔体间主耦合通道选择空间耦合或膜片耦合。探针耦合和耦合环耦合常用于穿插耦合。干脆耦合较少采纳。假如不考虑耦合构造所占的空间大小，我们可以选择空间耦合作为腔体间的耦合构造。建立粥合构造模型全部材料选择志向材料（金属=PEG介质无耗）；假如，不关切寄生通带的影响，计算模型可以利用对称性。仿真模型如下：(4)设计输入输出构造运用容性耦合，容性耦合的特点：1电耦合；2耦合量与天线和杆之间的距离以及耦合点的位置有关。仿真模型如卜丁(5)得到HFSS仿真模型并且得出仿真结果三、设计结果及存在问题分析:一般要对最终的滤波器实体模型作参数分析：优化和稳定性分析，同时PASS数足够大和误差的设置足够小，才可以保证仿真中结果的收敛。通常，对滤波器的优化是在等效电路分析的阶段。参数分析运用实体模型是在局部构造分析中运用。假如，实体模型正确，仿真方法得当，计算结果是可信的。试验缺乏探讨I由上述图形可知该滤波器的带内平坦度并不是太好，而且带外抑制性也有待提高，总而言之就是矩形系数并未到达要求。
