v2fu波段超宽带3db正交定向耦合器小型化设计及研究

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1、摘要摘要定向耦合器是一种常用的微波/毫米波部件，可以构成功率分配器、功率合成器、多频道合成器、移相器以及衰减器等，被广泛应用于微波分配系统、天线馈电网络、微波功率合成和微波测试等系统中，是许多微波电路及系统的重要组成部分。而3dB正交定向耦合器是一种特殊的定向耦合器，由于其产生的信号具有正交特性，应用非常广泛。随着通信技术的不断发展，对耦合器的指标要求也越来越高，在保证可靠性的前提下，要求耦合器的带宽越来越宽，方向性要求越来好，尺寸也越来越小。甚高频、特高频（V/U）波段是军事应用及军事电台通信的重要频段。本文研制一种工作于V/U波段的（

2、30MHz～512MHz）小型化超宽带3dB正交定向耦合器。现有技术中，V/U波段的超宽带3dB正交定向耦合器主要采用集中参数的方式实现。虽然集中参数定向耦合器技术成熟，参数优秀，但是具有调试困难、制作成本高、指标离散性大以及不适合大批量生产的问题。本文在带状线理论分析的基础上，利用带状线定耦合器技术，通过对现有板材参数的调研、筛选以及实物设计仿真，形成了一套通过ADS仿真设计进行带状线设计的方法。然后，通过对带状线定向耦合器板材特性、级联特性以及形状的探究形成了对带状线定向耦合器小型化的方法。最后提出了一种适用于该频段的新型超宽带3dB

3、正交带状线结构的定向耦合器结构。该定向耦合器采用高介电常数的Rogers高频板材，采用单节带状线与五节带状线交叉级联的方式，折叠构成类似“王”字形的结构的特殊带状线定向耦合器。并且在利用折叠带状线进行小型化的情况下能够同时保证定向耦合器的正交性。本文实现了原理图和PCB版图的仿真，并制作实物，对实物参数进行评测，并且已经应用于V/U波段大功率自适应干扰抵消系统中。和现有的V/U波段的使用集中参数定向耦合器相比，本文所提出的新型超带宽3dB带状线定向耦合器具有调试简单，制作成本低，指标离散性小，可批量生产的特点。和现有的带状线技术3dB正交

4、带状线结构的定向耦合器相比，具有体积更小的特点、性能更优的特点。本文实现的定向耦合器实物跟仿真比还有一定的参数差距，文中也对误差原因进行了分析，根据本文的设计及仿真思路，带状线定向耦合器各项指标还有很大的提升空间。本文提出的新型超带宽3dB正交带状线结构的定向耦合器，相比现有的V/U波段的使用集中参数定向耦合器，在保证器件尺寸的情况下，具有调试简单，制I西安电子科技大学硕士学位论文作成本低，指标离散性小，可批量生产的特点。相比现有的带状线技术进行了小型化处理和参数的优化。关键词：V/U波段，3dB正交定向耦合器，小型化，集中参数定向耦合器

5、论文类型：应用基础研究类IIABSTRACTABSTRACTThedirectionalcouplerisacommonlyusedmicrowavemillimeterwavecomponents,itcanconstituteapowerdivider,powersynthesizer,multi-channelsynthesizer,phaseshifterandattenuatorandsoon.Withtheextensiveapplicationinofmicrowavedistributionsystem,antennafe

6、ednetwork,thepowerofmicrowavesynthesisandmicrowavetestsystem,thedirectionalcouplerisanimportantpartofmanymicrowavecircuitsandsystems.The3dBquadraturecouplerisaspecialkindofdirectionalcouplerwith90degreephasedifferencesbetweeninputandoutput.Withthedevelopmentofcommunicatio

7、ntechnology,thedirectionalcouplerarenowingreatdemands.Theconstrainsonbroadbandandlimitedsizeisusuallyassameimportanceasitonreliability.VHF/UHFisanimportantbandinmilitaryapplication.ThemainpurposeofthispaperistodevelopamethodfortheVHF/UHF(30MHzto512MHz)miniaturizedultrawid

8、eband3dBquadraturecoupler.Inthepriorart,forultrawideband3dBquadraturecouplerV/Ubandmainlyusingth