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        一種Ka波段開槽波導空間功率合成器的設計

        作者: 時間:2012-04-05 來源:網絡 收藏

        忽略槽間互耦影響,每個耦合槽帶來的不連續性用并聯在傳輸線上的一對復阻抗單元等效。如圖3所示。電導GK與電納BK分別代表第K個耦合槽帶來的不連續性;Y0為特性導納;LK(K=1,2,…,N)為第K個即微帶過渡單元中心和第(K+1)個即微帶過渡單元中心的距離。那么每一節波導部分的合導就是:
        e.JPG
        在特定頻率下,阻抗單元的虛部消失,表現為純電導,即耦合槽的輻射電導。諧振長度的尋找可通過CST仿真來實現。以開槽長度為優化參數,Im Y11為優化目標,當Im Y11=0時,長度就是此時的諧振長度。

        本文引用地址:http://www.104case.com/article/186673.htm

        k.JPG


        為使槽與波導達到良好匹配而降低駐波,開槽單元的電導必須滿足以下條件:
        f.JPG
        式中:h.JPG;x為耦合槽偏離波導,中心線的距離;a,b為波導尺寸。因為4路等功率分配,gi均取1/4,則根據上式可近似得到4路耦合槽相對波導中心距離。
        開槽寬度根據擊穿強度確定,在開槽的中心部位,槽邊之間的電壓達到最大值,此處應有擊穿電壓3~4倍的余量。在耦合系數相同的情況下,每個耦合槽上分擔的輻射功率是相同的,則每個槽上的最大電壓為:
        i.JPG
        式中:Enp為發生擊穿時的電場強度,由此可得最小槽寬。實際上,槽寬還必須兼顧加工的難易程度,若槽寬太小,則無法用常規機械加工手段實現。通過以上分析推導,可得波導開槽的尺寸、位置初始值。
        方法二:波導槽位置、尺寸的設計可用全波分析方法對整個功分合成器建模,然后進行迭代求解。但由于結構過于復雜,這種方法將耗費大量機時。理想的功率分配/合成網絡要求每一個分配和合成單元都有相同的放大幅度和相位。對于每個單一的波導——微帶過渡單元來說,設計的目標是達到恰當的波導到微帶的耦合。這可以通過調整錐形微帶線外形、開槽寬度、長度和它距離波導邊的距離來獲得。而整個分配/合成網絡就可以通過級聯N個波導——微帶的過渡單元來實現。
        基于該方法,一個4路的功率分配/合成網絡就可以設計出來了。這個網絡可以等效為4個波導即微帶過渡單元的級聯。每個單元都包含一個波導寬邊的徑向槽和一個錐形微帶線。因此該網絡的設計就可以簡化為單個的波導——微帶過渡單元的設計。
        1.2 開槽波導空間合成器的結構
        開4個槽的波導拓撲圖如圖3所示。它由4個開在輸入波導同一E面的槽組成,這些槽將輸入功率分為4路同相等幅的信號。每路信號耦合進入錐形微帶線后,饋入固態功率放大器件,放大后的信號由具有同樣槽的輸出波導合成。在每個波導最后一個槽后放置短路面,距槽中心距離為1/4波長的奇數倍。

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