微波cad设计题目1原版

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1、波导到微带转换电路学生姓名：冯骏帆学号：201222040441单位:物理电子学院时间:2013年5月28号一、技术指标：工作频率：26.5~40GHz；输入/输出驻波比：<1.2；插入损耗：<1.0dB二、理论分析波导与微带的过渡，也就是微带插入波导形成探针。由电磁理论知：任意一个沿探针方向的具有非零电场的波导模在探针的表面激励起电流，根据互易定理，当微带线上准TEM模向波导入射时产生的电流也同样激励起波导模。为了与矩形波导的主模TE10耦合最紧，根据波导与微带模式电场场分布的特点，微带线作为探针从波导的宽边中心插入，置入TE10模电场强度的最大处。由于探针的末端电流为零，故对于细的微带探

2、针来说，假设其电流是均匀按正弦驻波分布，探针电流是无限细的线电流形式：（5）其中d为探针插入深度，可以由此求出微带底部的输入电阻：（6）式中为辐射到波导的功率，为高次模激励的存在于探针周围所储的无功能量的净时间平均值。用已求得的，可得探针的辐射电阻：（7）同理，可得TE10模对总的输入电抗：（8）从式（3），（4）可看出：、随参数L（短路活塞的位置）、d（探针插入的深度）的变化而变化，通过调整使其等于微带的特性阻抗，并调整以抵消激励高次模的电抗，这样使探针在波导内处于最大电压，即电场最强的波腹位置，同时波导终端短路长度取λ/4，因为终端短路后，波导内形成驻波，波节间距离为λ/2，取λ/4的短

3、路长度，以达到尽量高的耦合效率,使其传输的功率达到最大值。在探针耦合设计中，探针的输入阻抗是探针宽度、长度、波导终端短路距离以及频率的函数，由于探针过渡具有容性电抗，用一段高感抗线抵消其电容效应，这样可以减小插损，但频带的宽度相应地减小了，然后可以利用四分之一阻抗变换器实现与50Ω标准微带线的阻抗匹配。三、设计过程：设计中所采用的波导为BJ320型号标准矩形波导，其尺寸为，。对波段，中心频率，其波长为，故四分之一波长为。将波导一端短路，设置探针距离波导短路面的初值为。微带线介质基片采用Rogers5880，厚度为，介电常数，微带线导体带设置为厚度为h=0.254mm的理想导体（PEC）边界。

4、微带线上的空气腔体的高度大于5倍介质基片厚度，宽度大于5倍微带线导体带的宽度。为了方便测试，这里采用阻抗为50欧姆的微带线，经过ADS计算，50欧姆的微带线导体带的宽度为。四、设计结果及存在问题分析：由于模型为对称结构，其场分布也是对称的，所以这里采用对称边界条件，设其对称面为磁壁，建立模型如下：参数扫描结果如下:图3插入损耗图4驻波比优化设计:优化结果如下:图5插入损耗图6驻波比HFSS仿真后插损和VSWR均达到了设计要求.但波导的短路端拐角处还可以进行圆角处理.