微波通信系统中小型化混合环分析

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1、上海交通大学硕士学位论文摘要微波通信系统中小型化混合环研究摘要随着电子信息系统向多功能、小型化、低成本方向快速发展，人们对系统级封装(SystemonPackage，SoP)中各类高性能小型化微波无源元件的需求越来越强烈。因而，寻找适应SoP中高集成度和兼容性要求，又具有低插损、高功率容量等优点的新型微波无源元件集成技术变得很有必要。为此，本文对微波通信系统中关键无源元件之一的混合环耦合器进行了一些研究。本文的主要研究工作和创新点可归纳为：1)推导了传统混合环、带有反相器的混合环和不带反相器的混合环的一般化设计理论。2)

2、推广了基于平行耦合线的反相器设计方程。据此提出了一款改进的Lange反相器，结合了带有开槽地板和悬浮电位导体的Lange耦合结构，并利用该反相器设计了一款大小为0.64λ工作在2.0GHz的微带混合环。为进一步减小上述混合环的尺寸，利用T型线设计了一款大小为0.52λ的微带混合环。这两个混合环都具有较宽的工作带宽。3)基于带有反相器的混合环设计方程设计了一款基于双面平行带线(DSPSL)反相器的0.9/1.8GHz双频混合环。导出了基于阶梯阻抗结构的双频混合环设计方程，设计了一款小型化双频混合环。为进一步减小尺寸，结合开

3、路短截线和阶梯阻抗结构，设计了一款周长仅0.44λ的0.9/1.8GHz双频混合环。以上研究制作了系列样品，测试与仿真结果吻合较好，从而验证了研究工作的正确性和有效性。关键词：混合环耦合器，小型化，反相器，耦合线，双面平行带线i万方数据上海交通大学硕士学位论文ABSTRACTSTUDYONMINIATURIZEDRAT-RACECOUPLERSFORMICROWAVECOMMUNICATIONSYSTEMSABSTRACTWiththerapiddevelopmentofelectronicinformationsyst

4、emstomultifunction,miniaturization,andlowcostetc.,therearemoreandmoreurgentdemandsonhighperformanceminiaturizedmicrowavepassivecomponentsforsystemonpackage(SoP)technology.Thus,itisnecessarytodevelopnewintegrationtechniquesformicrowavepassivesinSoPwithhighperforma

5、nce,highintegrationdensity,goodcompatibility,lowlossandhighpowerhandlingcapability.Forsuchapurpose,thisworkismainlyfocusedontheminiaturizationofrat-racecouplers,onetypeofkeypassivecomponentsusedinmicrowavecommunicationsystems.Themaincontentofthisthesisissummarize

6、dasfollows.1)Theconventionalrat-racecouplerisfirstintroduced.Then,thedesignequationsarederivedforrat-racecouplerswithoutandwithaphaseinverter,respectively.2)Thedesignequationsforaphasereversalwithcoupledlinesareextendedtothemoregeneralizedforms.Aphaseinverterisre

7、alizedbyamodifiedLangecouplingstructurewithaslottedgroundplaneandafloating-potentialconductor.A0.64λmicrostriprat-racecouplerwithmodifiedLangephaseinverteroperatingat2.0GHzisdesigned.Inordertofurtherminiaturizetherat-racecoupler,a0.52λmicrostriprat-racecouplerals

8、obasedonT-shapedlineisdesignedat2.0GHz.Thebandwidthsoftwocouplersforin-phaseandout-ofphasestatesarebothenhanced.3)Basedonthedesignequationsofarat-racecouplerwi