E面毫米波波导-微带转换电路设计仿真(3)
(4)相对于微带电路来说，它的传输损耗低，因而多个电路集成时，无需模式滤波器和去耦隔离装置。
图1.2 鳍线横截面结构示意图
1.2.3 微带一同轴线—波导过渡结构
波导一同轴线一微带过渡器常用于卫星通信接收单元(又称高频头)之中。其缝构如图1.3(a)所示。波导的输入口为一个固定连接用的法兰盘(与天线的馈源相连)，波导的另一端是封闭的短路面。探针一头从矩形波导的宽边插入，并伸入到波导之中；另一端与微带线相连。连接两端的是一小段同轴线。如图1.3(b)所示。
图1.3 波导一同轴一微带过渡器结构示意图
这种结构的优点是密封性好，机械复杂度低，易于加工，成本低廉，被广泛应用于军事、民用等诸多领域。缺点是加工工艺要求高，一般需要手动调试来控制耦合量和激励位置，有一定的难度。它的分析可以用图1.4的等效电路模型来表示。
图1.4 波导-同轴-微带过渡器等效电路模型
通过调整伸进波导的探针长度d和短路面的距离L，可以改变Zp，使Zin与微带线完全匹配。由于探针长度与短路面的距离受机械加工的影响比较大，加工精度很难保证。因此设计时，要保证过渡器的带宽足够大。另外可以在波导内加调谐螺钉来克服加工误差。
1.2.4 微带探针—波导过渡结构
探针型过渡结构又可以分为两种类型。一种为探针方向与波导中波传播方向平行，称为H面探针结构，如图1.5所示；另一种为探针方向与波导中波传播方向垂直，称为E面探针结构，如图1.6所示。这种过渡通过一段起耦合探针作用的微带线把波导中的电场耦合到微带中去，矩形波导中离开过渡器的短路活塞起保证探针在波导内处于最大电压，即电场最强位置的作用。介质基片穿过矩形波导安装。以提供一个波导窗并提供基片定位保证，因此构成一种密封结构。
图1.5 微带-矩形波导水平过渡结构示意图
图1.6 微带-矩形波导垂直过渡结构示意图
1.3 本论文的任务及研究内容
分析和研究常用的微带一波导过渡结构。根据项目的具体要求，确定几种结构来
设计微带一波导转换器，并就该结构给出理论分析和等效模型，以及详细的设计流程。
微带一波导过渡器的具体指标如下：
工作频率：Ka(26.5--40GHz)
插入损耗： ≤0.2dB
带内波动：≤0.5dB
驻波比： ≤1.5
本论文结构安排如下：
第一章 简要介绍了论文研究的意义，就各种微带一波导过渡结构做了下介绍，其中包括：微带一加脊波导过渡结构；微带—鳍线—波导过渡结构；微带一同轴线—波导过渡结构；微带探针—波导过渡结构。并比较了各自的优缺点，以及使用的范围。
第二章 在确定设计结构前，本章就微波传输线基本理论进行了说明。其中包括对微带线特性阻抗、相速、损耗、色散特性及耦合方面的分析研究，以及矩形波导中关于波导引论、电磁波传输特性和传输模式的说明，为后续方案选择提供了较好的理论基础。
第三章 通过比较常用的微带一波导过渡结构，根据项目要求选定其中的结构来设计微带一波导转换器，并对选定的结构进行理论分析和等效模型分析。
第四章 Ka波段微带探针一波导过渡结构的设计。设计了E面探针结构，并使用高频仿真软件HFSS进行建模和优化,达到了设计的要求。
2 微波传输线基本理论
微波和毫米波信号的有效传输都离不开低损耗的传输媒质。其中，应用较为广泛的有微带，同轴线和主模波导三种。本课题中主要涉及的传输媒质为微带和主模波导，先分别介绍其基本理论和传输特性。
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