转向耦合器与BST移相器的设计

《转向耦合器与BST移相器的设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、转向耦合器与BST移相器的设计Designoftrans-directionalcouplerandBSTphaseshifter专业：电磁场与微波技术作者姓名：郑立方指导教师：金杰天津大学电气自动化与信息工程学院二零一七年十一月1摘要采用转向耦合器与钛酸锶钡（BST）铁电薄膜与制作的反射型移相器具有移相速度快、移相精度高、插入损耗小、功率容量大等优点，是新型可调谐微波器件比较有竞争力的选择方案，在现代微波系统中有较大应用前景。因此，本论文对转向耦合器和BST移相器的设计与应用进行了研究。本文在深入研究转向耦合器与BST移相器特性的基础上，利用全波电磁仿真软

2、件，提取了转向耦合器和移相器结构参数。为了提高转向耦合器的隔离度，设计了具有开路枝节和短路枝节的新型转向耦合器，并进行了实物制作和测量，验证了设计方案的合理性。将共面波导铁电移相器应用于1×4天线阵列，完成天线阵波束控制，实现了相控天线阵特性。论文主要研究内容如下：1、研究了转向耦合器的原理及其关键技术。分析了开路枝节和短路枝节对耦合器性能的影响，提出了提高耦合器隔离度的方法。仿真优化了枝节的尺寸对耦合器性能的影响，并应用优化后的结构参数进行实物制作和测量，测量结果与仿真结果基本一致，验证了设计方案的可行性。2、研究了加载铁电薄膜的不同结构的移相器性能。采用

3、HFSS仿真了共面波导铁电移相器，研究了衬底厚度、薄膜厚度、地线和传输线间隙等因素对移相器性能的影响。然后仿真了周期叉指结构的铁电移相器，研究了叉指长度、叉指宽度和叉指间隙等因素对移相器移相度、插入损耗和回波损耗的影响。3、研究了BST移相器在天线阵中的应用，每个辐射单元加载共面波导铁电移相器，研究了不同的偏置电压对天线阵的主波束方向的控制，通过设置合理偏置电压网络，完成对天线阵对空间的扫描，实现了相控阵天线特性。关键词：转向耦合器，调谐枝节，铁电移相器，共面波导，相控天线阵IABSTRACTReflection-TypePhaseShiftersbased

4、onBSTferroelectricthinfilmandtrans-directionalcouplerhastheadvantagesoffastphaseshift,highphaseshiftprecision,smallinsertionlossandlargepowercapacity,makingitacompetitivechoiceforthenewtunablemicrowavedevices.Ithasagreatprospectinmodernmicrowavesystems.Therefore,thedesignandapplica

5、tionofthetrans-directionalcouplerandBSTphaseshifterarestudiedinthispaper.Basedontheintensivestudyofthecharacteristicsoftrans-directionalcouplerandBSTphaseshifter,thestructuralparametersoftrans-directionalcouplerandphaseshifterareextractedbyfullwaveelectromagneticsimulationsoftware.

6、Inordertoimproveisolationoftrans-directionalcoupler,anewtypeoftrans-directionalcouplerwithopen-stubandshort-stubisdesignedandmeasuredandreasonablenessofthedesignschemeisverified.Thecoplanarwaveguideferroelectricphaseshifterisappliedtotheantennaarraytosteerthearraybeam,thecharacteri

7、sticsofthephasedantennaarrayarerealized.Themaincontentsofthispaperareasfollows:1.Theprincipleandkeytechnologyoftransdirectionalcoupled-linecouplerhavebeenstudied.Theeffectofpatchsizeoncouplerperformanceisanalysised.Amethodtoimprovetheisolationofthecouplerisproposed.TheTRDcouplerwas

8、fabricatedandmeasured,thee