波导一微带过渡的鳍线设计

1、微带过渡的鳍线设计陆着功率分配/合成舉的设计龙成.MMIC及其外區电峯送成熟技术.现在的关镀问題是如何将能畳从功寧分配葬殉合进MMIC,和如何MMIC中的能it再厦耦合到功率合成器中.这两个问題实魇上是一个问IL因为这个过程長互易的。普通采用的方寒逻将就导中的能覺逋过一段液导一徹带的过渡堵札然后金蛍紀线逢接到MMIC上.所以这一章我们将具体探讨特浪导能1竊合到傲帶的一种过渡结枸博线(Finline).一般来说，缩线可以分咸三类：双而窈线(BilateralFinline).单面韩线(UnilateralFinEne)和对KHS(AntipodalFinline)*01这三种歸技的横載面如图5.

2、1所示洌冊圖图5蜻枕的弁寅：(取面纬线"(h)<p«m和(C)对罪鲜蜿指数曲线.(ExponentialTaper)、切比霄夫曲蝮(Dolph-TchelncheffTaper)和余弦平方曲线(SquareCosineTaper)经常祓用作歸线上的世虬文敲62中采用的就是描数曲先的萍纯，这种曲线的缺点聂设计的自由变債只有一？tt能改进的可能性不尢。文献63中提出了痉舛线边缘附加椅狀据齿结构，这个结构天在矩形渡导的支架槽中，实，质是粪罐开路的四分之一波长短蕨姣薛列,这个桂狀锯齿结枸的作用在于将<1线的边缘和波导璧更好的电接触。但是这个轄找在KaX段內还有谐振存It

3、在輔址上添加或着去棹一块圓弧状的曲线也是常用的做法皿絢，这样的做法可以抑制谐振，但是会限制鳍歿的工作带宽文»66«供了一种相对简单的结构.既可以抑制谐波，却又不f外的结构，但爰这个结构还可以再简化，同样可以达到效杲。本文正是在文献66的基础上进行的.设计指标如下：1. 设计段.中心旗率为30GHz。2. 20dB回波损耗带寛大于5GHzldB插入损耗带寛大于3GHz.5.2对J5绪线结枸基于文敲66的结构.本文将其中一共需要设计的三条曲纹简化成两条,其余部分采用对称的结构，如图5.2所示.图5.2中，填充灰色的部分長对的正而虐线框的部分長銘线背而。这个结构中鲜姣正而的两条曲

4、纹均为禅条曲线，而背面的两条曲线分别与正而曲致横向对称和纵向对称.这两条样条曲线均有三个节点.其中的两个分别是曲线的起点和终点.而窗三个节点用来确定样条曲线的由率。两条样条曲蚁的第三个节点均在微常姣的反向延长线上.就是图5.2中燹量X和Y的左端点.为了设计这两种四条样条曲找，本丈一共定义了四个參数耒描述.冥体定义和物理意义如丧5.1所示:a5.1对RUA的參数良义L对15蛉线的总哉虞cX/L样条曲取1的曹睾tZ/E伍条曲我2与1的七度比5=Y/Z徉条曲疑2的由車5.3原理分析结线要将能量在波导和微带线之间转换.就必须完戌两个任务：模式转换和阻抗茂换。模式转换缩线最直观的作用就是进行模式转换.它

5、将波导中的TE】o模转换成微带线上的准TEM模.原理很靛单也很直观.如图5.3所示.銘线不仅可以将波导申的电场方向族转90°,而且将电场汇緊起来.从而转换成的准TEM模。EBDH田5.3电场方向録转示意田：（a）沿銘纽飙向所俭的横後而和（切丸些铁面上的电场方向图阻抗变换根据公式(2.10),波导内TEio模的传(PropagationConsUnt)可以计算得；kz=勺此go-(兀/即=446.8m"1(5.1)其中5是自由空间中的角频率.由此可以得到兹导巫抗为：Zqn3“/h=530.1fl(5.2)而徹带线阻抗则是(5.3)所以.舛线还完成了从液导的530.10阻抗转换

6、到徵带圾的500的任务5.4養数研究整心仿具是采用CST公司的微波工作室(CSTMicrowaveStudio)来实现的.经过几组测试，采用£=20mmtc】=0.5,t=0.05和C2=0.&样条曲线1中參数厶和C】的形响參数厶无疑是所有四个变量中最重要的養数，因为它决定了中心频率的大小.如果不考虑能够缩短过浪段的技术.那么厶大于或者至少要等于一个波导波长入，其中液导波长等于：人=2x/人=14.1mm(5.4)而文截62给出了一个经蚩范田：L6A,.1.5AJ(5.5)通过图5.4不难看出.L=19.5mm在30GHz附近的性枢聂好.样条曲线1的曲率C1也是非常重要的泰数

7、.它和£共同确定唯一的样条曲线1,而这条曲线从模式转换的原理图中可以看到是最重要的.图5.5给出了不同的ci对反射系数Sn的形响。#ttci的最值范團可以从0到1但是当q=0时样条曲线1退化成一条直圾.一般不取，因为在转折处有角度令激发高次模。°的作用是将反对系数的曲线上下移动.所以根据困很明显取C=0.L5050253035Frequency(GHz)5025303540Frequency(GHz)-10-20-30-40可二二S-S5.4不同厶对反射系H:的形珂8G5.5不同ci对反射系數的彫响样条曲线2中和C2的形响參数t被定义为两条样条曲线的长度比。实际上，一般先确

8、定样条曲线1的长度厶，这样歩数f实际上就走确定的是样条曲线2的长度，不过为了仿真的方便，用了一个比值来代咎。根据图5.6中所显示的恭样，叢数t彩响的是频带内的谐振频率的大小，合适的f可以将谐振频率移吕通带范围，所以最终的选取畏f=0.06。根誓图5.7可以看出.c?对性能的形响長最小的，但是它可以徽调反射系数在通带内的平坦度.最终选取c2=0.2.-10-20S-3020.050.06Mm0.07f=0.06(8S-二S-3035Frequency(GHz)40%5303540Frequency(GHz)田56不反射系It的形响图5.7不周6对反射系数的书咱5.5实验结杲整个结构采用的是厚度为0.254mm的RogersRT-Duroid5880基板.它的相对介电常数是£,=22损耗正切画6=0.009,務数选取如表5.2所示.最终的仿真结果如图5.8所示，可以看到，30dB反射系数带寛为26.931.0GHz,而20dB反射系为25.738.9GHz几乎厦蓋了整个KaW段.同时在26.133.9GHz的頻段上插入损耗优于0.13dB.在25.739.0GHz的频段上插入损耗优于0.16dB.袅5.2对JK并线最终參數遶墩结杲LtC219.5mm0