微波技術(shù)課程計(jì)劃計(jì)劃報(bào)告張橋

1、20112012學(xué)年 第二學(xué)期 微波技術(shù)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)報(bào)告班號(hào)： 0409104 學(xué)號(hào)： 040810408姓名：張 橋功分器的介紹功分器全稱功率分配器，也叫過(guò)流分配器，分有源，無(wú)源兩種，。它是一種將一路輸入信號(hào)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(hào)頻率不同分配器不同，衰減也不同。一個(gè)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(gè)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(jì)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(jì)。本次課程設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)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(jì)任務(wù)來(lái)選擇用何種線。3、 分配損耗。主路到支路的分配損耗實(shí)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(lái)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(gè)重要指標(biāo)。如果從每個(gè)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(gè)端口的電壓駐波比越小越好功分器的設(shè)計(jì)過(guò)程本課程設(shè)計(jì)主要是使用電磁仿真軟件設(shè)計(jì)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(jì)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(gè)模型是對(duì)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(gè)結(jié)構(gòu)是對(duì)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(gè)部分參數(shù)如下所示，其中a,b分別對(duì)應(yīng)波導(dǎo)的寬邊和窄邊，I為真空中f=35Ghz電磁波的波長(zhǎng)。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(lì)、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(duì)一分二

5、模型進(jìn)行幾何修改，經(jīng)過(guò)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(lì)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(jì)總結(jié)這次課程設(shè)計(jì)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(jì)工作，整個(gè)模型設(shè)計(jì)下 來(lái)我花費(fèi)了很多時(shí)間，付出了不

6、少努力。由于剛開(kāi)始對(duì)軟件的不熟悉以及設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮不足導(dǎo) 致自己耗費(fèi)了很多不必要的時(shí)間和精力，在一次次的失敗后我終于摸索著學(xué)會(huì)了熟練的使用這個(gè) 仿真軟件。本來(lái)我打算設(shè)計(jì)出一個(gè)比較有個(gè)性的獨(dú)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(yè)（共6頁(yè)） 的指標(biāo)后，我不得不無(wú)奈的選擇放棄了最初的那個(gè)模型而選擇了這個(gè)大眾化的模型，并且勉強(qiáng)湊 合得到了這樣的一分八功率分配器。由于對(duì)軟件的掌握不夠熟練以及時(shí)間因素，部分參數(shù)尚未經(jīng)過(guò)優(yōu)化，因而未能完全達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。我會(huì)在今后一段時(shí)間內(nèi)認(rèn)真熟練操作HFSS把未竟的任務(wù)盡力完成。通過(guò)這次仿真設(shè)計(jì)，我對(duì)于專業(yè)課的學(xué)習(xí)有了更加深刻的認(rèn)識(shí)，有了一次通過(guò)理論聯(lián)系實(shí)際，來(lái)解決

7、實(shí)際問(wèn)題的經(jīng)歷。它培養(yǎng)了自己分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力，以及上網(wǎng)檢索信息的能力。 其實(shí)學(xué)到的知識(shí)其實(shí)是次要的，重要的是我們探索知識(shí)的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程便是一個(gè)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(jì)也激發(fā)了我對(duì)微波器件設(shè)計(jì)的興趣。曾經(jīng)我對(duì)我們微波專業(yè)是一片迷茫，但是通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，通過(guò)親自制作功分器以及寫總結(jié)報(bào) 告時(shí)在網(wǎng)上看到的各種各樣有關(guān)微波方面的小文章，我對(duì)微波專業(yè)發(fā)展方向有了更多的了解。另外我們?cè)谡n程設(shè)計(jì)過(guò)程中，還學(xué)會(huì)了將微波技術(shù)課程中學(xué)習(xí)的理論知識(shí)運(yùn)用于實(shí)際。在課設(shè)過(guò)程中，我們通過(guò)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(guò)對(duì)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(shí)際的操作實(shí)踐，在對(duì)實(shí)踐中出現(xiàn) 的問(wèn)題的思考，我們才對(duì)這些理論知識(shí)有了更加深刻的理解?？傊ㄟ^(guò)本次課程設(shè)計(jì)過(guò)程，我 掌握了使用電磁仿真軟件設(shè)計(jì)微波器件、進(jìn)行仿真的一套很好的方法，并通過(guò)實(shí)際的