通信应用电子毕业论(1)

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1、550MHZ,3dB定向耦合器的设计通信与电子信息系应用电子技术摘要 微波技术中的定向耦合器，在微波系统中起着对微波能量的定向传输、分配、衰减等作用。本文主要介绍一种简单的定向耦合器设计，以条带线为技术，其机械参数为条带的宽度，以及条带间隔与接地板间隔之间的归一化参数。电参数为介电常数，特性阻抗，归一化偶模阻抗：利用文献[1][2]中推导出的公式和归一化偶模阻抗值，制造一个中心频率为550MHz3dB定向耦合器。关键字：微波定向耦合器耦合条带引言我的实习单位是中国电子科技集团公司第五十一研究所，又称上海微波设备研究所。我的任务主要是各微波模块的焊接，安装与调试。微波技术是近代科学研

2、究的重要成就之一。几时年来它已发展成了比较成熟的学科，在雷达、通信、导航、电子对抗等许多领域得到了广泛的应用。雷达或称雷达检测和定位，也许是微波技术最有优势的应用。由于微波具有频率高，频带宽，信息量大的特点，所以被广泛应用于各种通信业务，包括微波多路通信，微波中继通信，移动通信和卫星通信。移动通信和互联网是当今世界电信业发展最快、市场潜力最大、前景最广阔的两大业务。它从早期短波频段及电子管技术发展到公众移动电话系统，无线寻呼系统,以及至今的移动计算机及移动多媒体，还有我们随处可见的各种手机等,其前景一片光明。微波技术中的任何一个微波系统都是由许多功能不同的微波元件和电路组成，与低频

3、电路中集总参数的电感、电容和电阻元件不同，微波元件由微波传输线构成，在系统中起着对微波能量的定向传输、分配、衰减、储存、隔离、滤波、相位控制、波形转换、阻抗匹配和变换的作用。作为微波原件中的一种——定向耦合器又称方向耦合器，因为这种器件的输入和输出信号间除了幅度关系外，还有一定的方向性关系。定向耦合器是一种通用的微波/毫米波部件，可用于信号的隔离、分离和混合，如功率的监测、源输出功率稳幅、信号源隔离、传输和反射的扫频测试等。主要技术指标有方向性、驻波比、耦合度、插入损耗。现在国内外研究定向耦合器都向体积小、功率容量大、频带宽、插入损耗小，有良好的驻波比和方向性等发展。如今已研制出的

4、高性能的耦合器，如中国电子科技集团公司第四十一研究所研制的耦合器，频率范围可从30kHz达到110GHz，耦合度也有3dB、10dB、20dB各种型号，且它的功率有的可以达到10KW，例如AV70606耦合器，它在保证方向性大于30dB的情况下，功率就可达到10KW。甚至有些公司在耦合度控制在10dB的情况下，它的回波损耗可以低于-50到-60dB，甚至更低。然而在某些特性场合，对耦合器的要求也是越来越高，因而更加优良的耦合器也有待我们去研究。正文：一．耦合传输线定向耦合器耦合传输线可以做成具有非常优良的宽带性能的定向耦合器，并且对于所有频率和所有各种不同耦合度在理论上都可达到无穷

5、大的定向性和恒定输入阻抗。这种形状的基本定向耦合器简于图1,它简单地由一对耦合传输线所组成。如图所示，耦合波的幅度近似地随频率正弦变化。图1所示耦合器形式，文献[1]已作了基本分析，这种耦合器的最大耦合发生在耦合长度等于1/4λ的奇倍数时。通常这种耦合器在中心频率设计1/4λ,可得到较宽的频带和均匀的耦合度，为了使尺寸最小，并且中等带宽达2:1，四分之一耦合范围是最合适的。将中间的1/4λ耦合器耦合得较两端的1/4λ耦合为紧，则可得到最大平滑或等起伏的响应。耦合传输线的耦合方向是向后的而不是向前的。因此，如一个讯号被馈入一个口，则耦合讯号就从其相邻的口输出，而其对角一只则被隔离。例

6、如图口1被激励，则耦合波从口2发出，而在口4则无讯号。在一个理想的无损耗的结构，从口3输出的功率简单地等于输入功率减去耦合功率。简单的理解，即1端输入，2端耦合输出，3端直通，4端隔离端。二．任务提出及方案选择设计一个中心频率550MHz，3dB定向耦合器指标如下：1．频率范围：370～750MHz2．耦合度：3±0.5dB3．定向性：≥13dB4．输入/输出驻波比：≤1.55．输入/输出接头：50欧SMA同轴连接头耦合器的耦合方式选择应该是易于加工，制作，体积小，重量轻。一个1/4λ型耦合器传输线可以用于一个倍频程而近似地保持恒定耦合度。三．设计理论依据定向耦合器耦合传输线理论分

7、析的结果，在各端的特性阻抗为Z0时，在端2耦合电压V2对端1输入电压之比：(1)而直通臂的口3的电压V3为：(2)在口4的电压V4在所有频率为零。在此，θ为耦合区域的电长度。在算术中心频率为四分之一波长，系数K是在中心频率耦合系数的幅度。依奇模和偶模特性阻抗系数K为定义为：(3)其中Z1是奇模特性阻抗（当条带电位是相等但相反时，一个条带对地的阻抗）而Z2偶模特性阻抗（当条带是同样电位时，一个条带对地的阻抗）。(4)(5)(6)(7)(8)其中Cf2和Cf1分别为奇模和