Ka波段3dB定向耦合器的設(shè)計(jì)與仿真
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波導(dǎo)E面定向耦合器在波導(dǎo)寬邊上開孔。為實(shí)現(xiàn)3dB的耦合量，需要采用矩形孔，且孔的長(zhǎng)度正好等于波導(dǎo)寬邊，通過調(diào)整孔的寬度和距離來滿足正相波在耦合端口疊加到3dB，而反向波在吸收端口疊加減弱。這種結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)E面耦合器又稱為E面分支波導(dǎo)定向耦合器如圖5所示。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/185460.htm
本文設(shè)計(jì)了一個(gè)五級(jí)分支波導(dǎo)耦合器，在HFSS中建立的模型如圖6所示，仿真結(jié)果顯示，在圖7中，在26 GHz～34 GHz頻段內(nèi)，回波損耗低于-19dB，兩路輸出的幅度相差只有0．3dB，具有寬帶緊耦合的特性。圖8為2、3端口相位隨頻率變化的曲線，從圖中可以看出2、3端口的相位差為90°，與理論推導(dǎo)一致。圖9為3端口與2端口傳輸系數(shù)隨頻率變化的曲線，從圖中可以看出，在整個(gè)頻段內(nèi)S32-20 dB，兩端口輸出隔離效果很好。圖為4端口與1端口傳輸系數(shù)隨頻率的變化曲線，在整個(gè)頻段內(nèi)，S41-20 dB。
3 仿真結(jié)果分析
從仿真結(jié)果可以很明顯的看出分支線定向耦合器的帶寬有限，只有2GHz～3CHz左右。從理上分于析，由于對(duì)λg／4微帶線寬的敏感，微帶分支線耦合器一般只能做到100％～20％，若要求頻帶更寬，可采用多節(jié)分支耦合器。但隨著級(jí)數(shù)的增多，耦合器的某些支節(jié)線會(huì)很細(xì)，由于工藝的限制，導(dǎo)致無法加工。
相比于微帶分支線耦合器，波導(dǎo)耦合器的帶寬要比微帶分支線耦合器寬的多。本文仿真的波導(dǎo)耦合器在Ka波段展現(xiàn)出了良好的性能，不僅帶寬很寬，而且損耗很低?？梢詰?yīng)用在對(duì)于損耗要求很低的場(chǎng)合，例如低噪聲放大器的無源電路設(shè)計(jì)中。但是波導(dǎo)耦合器的尺寸相比之下要比微帶分支線耦合器大的多，在某些對(duì)電路尺寸要求很高的場(chǎng)合，微帶分支線耦合器反而更適用。
4 結(jié)束語
本文根據(jù)耦合器原理，設(shè)計(jì)仿真出了一種微帶分支線耦合器以及波導(dǎo)E面耦合器。在Ka頻段內(nèi)，兩種耦合器都展現(xiàn)出了良好的性能。其中微帶分支線耦合器在29GHz～31GHz之間，輸入端口反射系數(shù)小于-23dB，兩個(gè)輸出端口的幅度不平衡度小于0．7dB；波導(dǎo)E面耦合器在26GHz～34GHz頻段內(nèi)，回波損耗低于-19dB，兩路輸出的幅度相差只有0．3dB。仿真結(jié)果表明，這兩種耦合器可以被廣泛的用在平衡式放大器以及其他微波通信系統(tǒng)中。
評(píng)論