一種Ka波段開槽波導空間功率合成器的設計
忽略槽間互耦影響,每個耦合槽帶來的不連續(xù)性用并聯(lián)在傳輸線上的一對復阻抗單元等效。如圖3所示。電導GK與電納BK分別代表第K個耦合槽帶來的不連續(xù)性;Y0為波導特性導納;LK(K=1,2,…,N)為第K個波導即微帶過渡單元中心和第(K+1)個波導即微帶過渡單元中心的距離。那么每一節(jié)波導部分的合導就是:
在特定頻率下,阻抗單元的虛部消失,表現(xiàn)為純電導,即耦合槽的輻射電導。諧振長度的尋找可通過CST仿真來實現(xiàn)。以開槽長度為優(yōu)化參數(shù),Im Y11為優(yōu)化目標,當Im Y11=0時,長度就是此時的諧振長度。本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/186673.htm
為使槽與波導達到良好匹配而降低駐波,開槽單元的電導必須滿足以下條件:
式中:;x為耦合槽偏離波導,中心線的距離;a,b為波導尺寸。因為4路等功率分配,gi均取1/4,則根據(jù)上式可近似得到4路耦合槽相對波導中心距離。
開槽寬度根據(jù)擊穿強度確定,在開槽的中心部位,槽邊之間的電壓達到最大值,此處應有擊穿電壓3~4倍的余量。在耦合系數(shù)相同的情況下,每個耦合槽上分擔的輻射功率是相同的,則每個槽上的最大電壓為:
式中:Enp為發(fā)生擊穿時的電場強度,由此可得最小槽寬。實際上,槽寬還必須兼顧加工的難易程度,若槽寬太小,則無法用常規(guī)機械加工手段實現(xiàn)。通過以上分析推導,可得波導開槽的尺寸、位置初始值。
方法二:波導槽位置、尺寸的設計可用全波分析方法對整個功分合成器建模,然后進行迭代求解。但由于結構過于復雜,這種方法將耗費大量機時。理想的功率分配/合成網(wǎng)絡要求每一個分配和合成單元都有相同的放大幅度和相位。對于每個單一的波導——微帶過渡單元來說,設計的目標是達到恰當?shù)牟▽У轿У鸟詈?。這可以通過調(diào)整錐形微帶線外形、開槽寬度、長度和它距離波導邊的距離來獲得。而整個分配/合成網(wǎng)絡就可以通過級聯(lián)N個波導——微帶的過渡單元來實現(xiàn)。
基于該方法,一個4路的功率分配/合成網(wǎng)絡就可以設計出來了。這個網(wǎng)絡可以等效為4個波導即微帶過渡單元的級聯(lián)。每個單元都包含一個波導寬邊的徑向槽和一個錐形微帶線。因此該網(wǎng)絡的設計就可以簡化為單個的波導——微帶過渡單元的設計。
1.2 開槽波導空間合成器的結構
開4個槽的波導功率合成器拓撲圖如圖3所示。它由4個開在輸入波導同一E面的槽組成,這些槽將輸入功率分為4路同相等幅的信號。每路信號耦合進入錐形微帶線后,饋入固態(tài)功率放大器件,放大后的信號由具有同樣槽的輸出波導合成。在每個波導最后一個槽后放置短路面,距槽中心距離為1/4波長的奇數(shù)倍。
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