微波技術(shù)課程計劃計劃報告張橋

1、20112012學(xué)年 第二學(xué)期 微波技術(shù)課程設(shè)計設(shè)計報告班號： 0409104 學(xué)號： 040810408姓名：張 橋功分器的介紹功分器全稱功率分配器，也叫過流分配器，分有源，無源兩種，。它是一種將一路輸入信號能量 分成兩路或多路輸出相等或不相等能量的器件，一般每分一路都有幾dB的衰減，信號頻率不同分配器不同，衰減也不同。一個功分器的輸出端口之間應(yīng)保證一定的隔離度。功分器的技術(shù)指標(biāo)功分器的技術(shù)指標(biāo)包括頻率范圍、承受功率、主路到支路的分配損耗、輸入輸出間的插入損耗、支路端口間的隔離度、每個端口的電壓駐波比等。1、 頻率范圍。這是各種射頻/微波電路的工作前提，功分器的設(shè)計結(jié)構(gòu)與工作頻率密切相關(guān)。必

2、須首先明確分配器的工作頻率，才能進(jìn)行下面的設(shè)計。本次課程設(shè)計帶寬要求為 5Ghz2、承受功率。在大功分器 /合成器中，電路元件所能承受的最大功率是核心指標(biāo)，它決定了 采用什么形式的傳輸線才能實現(xiàn)設(shè)計任務(wù)。一般地，傳輸線承受功率由小到大的次序是微帶線、 帶狀線、同軸線、空氣帶狀線、空氣同軸線，要根據(jù)設(shè)計任務(wù)來選擇用何種線。3、 分配損耗。主路到支路的分配損耗實質(zhì)上與功分器的功率分配比有關(guān)。如兩等分功分器的分配損耗是3dB,八分功分器的分配損耗是9dB。4、 插入損耗。輸入輸出間的插入損耗是由于傳輸線 （如微帶線）的介質(zhì)或?qū)w不理想等因素， 考慮輸入端的駐波比所帶來的損耗。插入損耗為1.7dB,所

3、以S21（ dB）等參數(shù)的有效取值區(qū)間應(yīng) 為-10.7dB -9dB。5、 隔離度。支路端口間的隔離度是功分器的另一個重要指標(biāo)。如果從每個支路端口輸入功率 只能從主路端口輸出，而不應(yīng)該從其他支路輸出，這就要求支路之間有足夠的隔離度。6、駐波比。每個端口的電壓駐波比越小越好功分器的設(shè)計過程本課程設(shè)計主要是使用電磁仿真軟件設(shè)計并仿真一款工作于中心頻率為35GHz的金屬波導(dǎo)分八功率分配器。仿真采用的是HFSS仿真軟件，設(shè)計的三維結(jié)構(gòu)仿真模型如下所示：圖（1 ）矩形波導(dǎo)八路功率分配器模型整個模型是對稱結(jié)構(gòu)，電磁波由第一層的1端口進(jìn)入，到達(dá)小孔處平均分配，然后由第二層進(jìn)入第三層，在小孔處再次分別一分為二

4、，由于整個結(jié)構(gòu)是對稱的，所以達(dá)到一分八平均分配的結(jié)果，其原理如下圖所示。各個部分參數(shù)如下所示，其中a,b分別對應(yīng)波導(dǎo)的寬邊和窄邊，I為真空中f=35Ghz電磁波的波長。設(shè)定的各參數(shù)大小如下圖表格所示:Local Variahles* Value' ' Optimii zaticnC TijmingC Sensitivi tyI.C5P Show Hi ddenJiioveAdd Arr ay.圖（3）優(yōu)化前設(shè)定的各參數(shù)大小4所示，經(jīng)設(shè)置端在構(gòu)建了整體模型后，我仿真的第一步是制作出一分二模型，其結(jié)構(gòu)如圖 口激勵、掃頻分析得到 S參數(shù)如圖5示。圖(5) S參數(shù)隨頻率變化情況對一分二

5、模型進(jìn)行幾何修改，經(jīng)過一系列的合并相減、挖孔，于是得到圖1所示的一分八功分器。設(shè)置好端口激勵后掃頻，得到的S參數(shù)如圖所示。XY Plot 3wssosiyii 髭圖6 S11-S91 （dB）隨頻率變化情況XY Plot 4hfsDki ±,.圖7 S21-S91的相位（°）隨頻率變化情況由圖6可知，在35Ghz處，S11取到最小值約-22.5dB,插入損耗52Ghz-35.36Ghz之間滿足課設(shè)要求，由圖7可知，相位平衡度5°,滿足課設(shè)要求。課程設(shè)計總結(jié)這次課程設(shè)計是使用電磁仿真軟件進(jìn)行一分八平均功率分配器的設(shè)計工作，整個模型設(shè)計下 來我花費了很多時間，付出了不

6、少努力。由于剛開始對軟件的不熟悉以及設(shè)計過程中考慮不足導(dǎo) 致自己耗費了很多不必要的時間和精力，在一次次的失敗后我終于摸索著學(xué)會了熟練的使用這個 仿真軟件。本來我打算設(shè)計出一個比較有個性的獨特模型，但是在一次次的優(yōu)化結(jié)果達(dá)不到指定第6頁（共6頁） 的指標(biāo)后，我不得不無奈的選擇放棄了最初的那個模型而選擇了這個大眾化的模型，并且勉強湊 合得到了這樣的一分八功率分配器。由于對軟件的掌握不夠熟練以及時間因素，部分參數(shù)尚未經(jīng)過優(yōu)化，因而未能完全達(dá)到設(shè)計指標(biāo)。我會在今后一段時間內(nèi)認(rèn)真熟練操作HFSS把未竟的任務(wù)盡力完成。通過這次仿真設(shè)計，我對于專業(yè)課的學(xué)習(xí)有了更加深刻的認(rèn)識，有了一次通過理論聯(lián)系實際，來解決

7、實際問題的經(jīng)歷。它培養(yǎng)了自己分析問題，解決問題的能力，以及上網(wǎng)檢索信息的能力。 其實學(xué)到的知識其實是次要的，重要的是我們探索知識的過程，這個過程便是一個人自主學(xué)習(xí)能 力的體現(xiàn)，它將影響著我今后的發(fā)展。最后，這次的課程設(shè)計也激發(fā)了我對微波器件設(shè)計的興趣。曾經(jīng)我對我們微波專業(yè)是一片迷茫，但是通過這次課程設(shè)計，通過親自制作功分器以及寫總結(jié)報 告時在網(wǎng)上看到的各種各樣有關(guān)微波方面的小文章，我對微波專業(yè)發(fā)展方向有了更多的了解。另外我們在課程設(shè)計過程中，還學(xué)會了將微波技術(shù)課程中學(xué)習(xí)的理論知識運用于實際。在課設(shè)過程中，我們通過分析模型系統(tǒng)的S參數(shù)曲線，得到帶寬，插入損耗，隔離度等等參數(shù)，通過對這些參數(shù)的分析，我們?nèi)ジ倪M(jìn)模型中的尺寸參數(shù)，正是由于實際的操作實踐，在對實踐中出現(xiàn) 的問題的思考，我們才對這些理論知識有了更加深刻的理解。總之，通過本次課程設(shè)計過程，我 掌握了使用電磁仿真軟件設(shè)計微波器件、進(jìn)行仿真的一套很好的方法，并通過實際的