环形定向耦合器的仿真设计

毕业设计(论文)题目环形定向耦合器的仿真设计学号学生姓名专业名称通信与信息工程所在系（院）通信工程指导教师2012年5月27日 北京邮电大学世纪学院毕业设计（论文）任务书备注1、由指导教师撰写，可根据长度加页，一式三份，教务处、系（院）各留存一份，发给学生一份，任务完成后附在论文内；2、凡审核不通过的任务书，请重新申报。北京邮电大学世纪学院毕业设计（论文）诚信声明本人声明所呈交的毕业设计（论文），题目《耦合线定向耦合器的仿真实现》是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名：日期：毕业设计（论文）使用权的说明本人完全了解北京邮电大学世纪学院有关保管、使用论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存论文；③学校可允许论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容。本人签名：日期：指导教师签名：日期： 附录一、传播的TEM特性1.相速度、传播常数和波导波长带状线中传输的TEM模，K0,则相速度与频率无关，为 c c 1 cvpv式（1-1）00r r传播常速为u00rk0r式（1-2）vp波导波长或带状线波长为g0式（1-3）r式中为自由空间波长。2.特性阻及最高工作频率1）导体厚度为零的带状线特性阻抗可由其单位长度电容来求得，即 L LC 1 Z 式（1-4） 0 C C vCp其中L和C是传输线单位长度的电感和电容，因此若知C就能求出零厚度带状线的特性阻抗。Cohn最先用保角变换方法求得零厚度导体带状线的特性阻抗。用保角变换方法求解上述拉普拉斯方程过程复杂，且解中包含椭圆函数，不便于工程应用。对于实际计算，已经通过对于精确解的曲线拟合得到了简单的公式。根据线宽W和高度b求特性阻抗。考虑到边缘场的影响，中心导体的宽度应加宽，其效果相当于导体两端加段圆弧，以半径R表示，则导体宽度应增加为c2R，一般取R=0.2205b，这样导体宽度就变成W+0.441b。导体与地板之间的单位长度电容应为(c0.441b)/(b/2)2(c0.441b)/b式（1-5）带状线的单位电容则为4(W0.441b)C e 式（1-6）b带入式（1-4），得到带状线的特性阻抗为 b 30 b Z 0 04(W0.441b) W0.441b式（1-7）e r e2）在确定带状线的线宽W后，还必须考虑它能工作的最高频率f，c看这个关于设计本身的要求是否符合，其中W和b的单位都取cm。 15 1fcbW/b/4GHz式（1-8）二1.多节传输线定向耦合器为了实现更宽的带宽，出现了多节1/4波长带状线耦合器，多节耦合器有对称与非对称之分。在对称耦合器方面，1958年J.K.Shimizu和E.M.T.Jones推导出了任意奇数节传输线的近似公式，并给出了三节传输线3dB对称带状线耦合器的精确设计方法；E.Gcristal和L.Young给出了设计对称多节定向耦合器的精确设计表格，借助这个表格我们可以快速方便的设计需要的带状线定向耦合器。在非对称耦合器方面，1963年Levy给出了设计非对称定向耦合器的完整理论与设计方法，E.Gcristal和L.Young利用这个方法可以设计多节非对称带状线定向耦合器。Lange和Toulios在20世纪60年代分别提出了Lange电桥和带线边缘耦合宽带耦合器的设计，但是这两种带宽耦合器都有各自的缺点。Lange结构形式的3dB耦合器，其中细长的交指耦合器与窄小的耦合间距，用一般的印刷工艺很难满足它的精度要求，故这种耦合器常用于微波集成电路。同时纤细的跨接焊线又引入了一定程度的不可靠性。而Toulios设计的带线边缘耦合宽带耦合器的中间强耦合部分之间的距离非常小，加工很难保证其精度。2.偏置带状线定向耦合器除了用重入式的办法解决紧耦合问题，J.P.Shelton首创了偏置带状线的设计方法，虽然论文发表在1966年，但是在1963年Shelton和他的同事已经开始利用偏置带状线的方法来设计耦合器。在Shelton的文献中给出了非常详细的设计步骤。除了紧耦合，我们也可以利用Shelton的偏置带状线方法设计松耦合定向耦合器。3.渐变线定向耦合器除了用多久1/4波长的耦合线设计宽带定向耦合器，人马在上世纪60年代中期开始用渐变线的方法来设计宽带定向耦合器。早期的渐变线耦合器有C.P.Tresselt提出，Tresselt在Cristal等人工作的基础上实现了对称渐