波导—微带过渡设计及仿真技术的研究

论文摘要

在微波毫米波中,微带线是微波集成电路中一种十分重要的传输形式,然而目前许多毫米波测试系统和器件的接口均采用矩形波导,因此,波导-微带转换器被广泛的应用于毫米波单片集成电路和混合电路的检测以及波导与平面电路的连接中,以使两种传输线间具有良好的匹配过渡。波导-微带过渡技术便成为系统实现的关键技术之一,受到广泛研究。常见的波导-微带过渡技术主要有:探针过渡,脊波导过渡以及槽线过渡。本论文在对传输线与阻抗变换理论进行深入研究的基础上,分析和设计了脊波导过渡以及探针过渡这两种形式的波导-微带转换器。脊波导过渡包括微带与脊波导的连接部分以及矩形波导到脊波导的阻抗变换两部分,通过减少金属脊的高度,完成了从微带线到波导的模式转换与阻抗匹配。在设计过程中,对其阻抗变换部分采用了多节切比雪夫阻抗变换器,从而实现了宽带过渡。探针过渡是通过探针的耦合作用将波导中的电场耦合到微带线中,根据探针结构不同,本论文介绍了同轴探针过渡以及微带探针过渡,其均具有低插入损耗,宽频带特性。设计过程基于阻抗匹配原理,通过HFSS软件进行仿真和优化,最后得出过渡段的优化数据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 高频电磁场仿真软件介绍
• 1.3 波导-微带转换器的实现形式
• 1.4 本文所完成任务
• 第二章 矩形波导传输理论
• 2.1 矩形波导中场分布
• 2.1.1 矩形波导中电磁场分布
• 2.1.2 矩形波导传输特性
• 10模的场分量及工作特性'>2.2 TE₁₀模的场分量及工作特性
• 10模场分布'>2.2.1 TE₁₀模场分布
• 10模的管壁电流'>2.2.2 TE₁₀模的管壁电流
• 2.3 规则波导的设计问题
• 2.3.1 波导的功率容量
• 2.3.2 矩形波导的尺寸选择
• 2.3.3 矩形波导的通频带
• 第三章 微带传输线
• 3.1 微带线传输模式
• 3.1.1 微带线的主模--准TEM模
• 3.1.2 微带线中的高次模
• 3.2 微带线的分析方法
• 3.3 微带的损耗与衰减
• 3.4 微带的色散特性和尺寸选择
• 3.4.1 微带线的色散特性
• 3.4.2 微带的尺寸选择
• 第四章 阻抗变换器
• 4.1 四分之一波长阻抗变换器
• 4.2 多节λ4 阻抗变换器
• 4.3 渐变线阻抗变换器
• 4.4 切比雪夫阻抗变换器
• 第五章 波导-脊波导-微带过渡
• 5.1 概述
• 5.2 理论分析
• 5.3 脊波导过渡的设计与仿真
• 第六章 波导-同轴探针-微带过渡
• 6.1 同轴线传输理论
• 6.1.1 同轴线传输主模—TEM模
• 6.1.2 同轴线的高次模
• 6.1.3 同轴线的尺寸选择
• 6.2 同轴探针输入阻抗
• 6.3 理论分析
• 6.4 设计与仿真
• 第七章 微带探针型波导-微带过渡
• 7.1 引言
• 7.2 理论分析与结构形式
• 7.3 仿真结果与参量分析
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 作者在读期间研究成果