大功率微波能应用中的智能阻抗调配技术

阻抗调配是大功率微波能应用中的重要技术问题。本文对基于波导级联销钉的智能阻抗进行了理论与仿真研究,研究了销钉半径、销钉间距以及工作频率对阻抗匹配特性的影响,获得了波导级联销钉阻抗匹配的优化参数。在此基础上,利用工控机控制电机自动调节销钉位置实现了阻抗的自动匹配。在实验中获得了调配时间<2 s,驻波<1.5的智能调配效果。     

一种计算波导耦合缝隙有源阻抗的方法

 针对耦合波导缝隙馈电时波导内电磁场复杂且不利于工程应用的问题,提出一种耦合波导缝隙有源阻抗计算方法.根据耦合波导端口处S矩阵与端口处输入阻抗矩阵的关系建立关于耦合波导缝隙有源阻抗方程,且采用牛顿法求解此非线性高阶分式方程,得到计及缝隙间互耦的耦合波导缝隙有源阻抗值.通过提取HFSS软件中耦合缝隙馈电的裂缝天线S矩阵进行仿真计算,结果表明该计算耦合缝隙有源阻抗的方法是有效的且适合大型裂缝天线耦合裂缝设计.     

一种新型小型化Ka波段波导带通滤波器的研制

设计了一种新型的小型化Ka波段波导带通滤波器。为了增加滤波器的带外抑制能力,在波导带通滤波器中设计插入了一个销钉。通过分析波导中销钉的等效电路,对加入销钉的滤波器进行了电磁场仿真设计。仿真结果表明,插入销钉的滤波器在高端引入了一个传输零点。按照仿真结果设计制作了波导带通滤波器,测试结果表明,该结构在保证性能指标的基础上有效的减小了波导滤波器的尺寸。该滤波器具有插入损耗低、零点位置调配灵活、体积小等优点。     

多端口耦合问题的等效导纳矩阵

本文提出了一种处理多端口耦合问题的有效方法。在该问题中,各端口波导分别通过一耦合孔与耦合区进行耦合。利用矩量法,首先导出了多端口耦合问题的关于传输模和截止模的等效导纳矩阵的计算公式。在此基础上,考虑到截止模加载于端口波导的特性阻抗,经过适当的矩阵运算,得到仅仅关于传输模的等效导纳矩阵。用此方法计算了一个 H 面 T 形接头的等效导纳矩阵和等效电路参数,所得结果与文献[1]们的结果非要吻合。     

MCM多层导体板频率响应的平面电路分析方法

MCM电源分配系统设计要求全频带目标阻抗维持在较小的范围内,使得瞬变电流不会引发过大的电压噪声。本文利用平面电路分析方法建立了MCM叠层多端口等效电路,并在此基础上推导了MCM多层导体板多端口阻抗频率响应,该方法在满足趋肤效应假设前提下对于高速数字系统是行之有效的。分别利用平面电路分析方法与传输矩阵方法计算了多层导体板MCM叠层端口自阻抗与互阻抗,计算结果得到了较为一致的吻合,从而验证了该方法的合理性。     

带倒角的波导H面阶梯滤波器分析及设计

采用模式匹配法分析了H面阶梯的散射矩阵,通过等效电路法得到耦合系数以及等效电长度。为了将加工中倒角的影响考虑在内,使用阶梯近似,采用S矩阵级联的方法计算H面阶梯波导滤波器加工过程中倒角后阶梯的阻抗变换器值,并通过设计例子来验证该方法的有效性。     

一种基于FDTD算法的局域导波端口激励

 为弥补传统导波端口在处理辐射问题的缺陷,解决导波端口后向泄漏和远场外推面截断而导致的辐射失真等问题。该文深入研究时域有限差分算法中导波端口激励的加载方式,首次提出了一种通用有效的局域导波端口,并对端口中各边界条件的参数配置和实现方法进行了深入论述。此外,利用该算法对不连续性波导、微带贴片天线和波导缝隙天线阵等实际问题进行了模拟仿真,结果表明,在处理波导不连续性问题时,该方法保持很高的计算精度;在处理导波端口的辐射问题时,传统方法存在较大误差,新方法则能取得很好的计算结果。因此该方法不仅适用于模拟导波端口激励的辐射问题,也适用于分析各类波导不连续性问题,具有普适性。     

嵌入匹配网络的电小天线的优化设计

本文提出一种把电感级联网络嵌入多偶极子电小天线中,用来展宽偶极子电小天线的阻抗特性的天线模型和网络参数综合的方法.由于在电小天线阻抗计算中,存在着较大的误差,影响匹配网络参数设计准确度,本文依据多端口阻抗测试的结果,采用随机优化方法,综合出电感级联网络的参数,最终参数综合计算的结果与实验的结果相当吻合,验证了这种方法的有效性.     

缝隙波导谐振阵最大带宽分析方法研究

文中基于波导并联缝隙的RLC 串联等效电路,建立了谐振阵阻抗带宽的通用分析方法,对单一过载和 过载匹配两种设计条件下谐振阵的最大带宽进行了研究,给出了最优带宽拟合公式并确定了相应匹配条件下的导纳特 性,系统解决了谐振阵阻抗带宽的设计边界与设计方向问题。最后结合缝隙等效电路,提出了一种新颖的导纳特性调 整方法,通过引入平行隔栅控制缝隙导纳的电容特性,利用过载匹配技术实现了8 单元中心馈电谐振阵的最大带宽设 计。全波仿真结果显示,VSWR≤1. 5 时的最大带宽可达到16. 2%,相应的电容参数C 为4. 9 pF,该结果与拟合公式得 到的电容参数C 及最大带宽计算数据较为一致,并且缝隙归一化导纳特性的全波仿真数据与等效电路优化出的最佳 导纳特性的吻合性非常好。最后设计了一个8×8 试验阵并展开了测试,该试验阵VSWR≤1. 5 时的工作带宽为16. 4%, 与全波仿真结果及等效电路分析结果均较为一致,证明了文中提出的谐振阵的带宽分析方法是准确可行的。     

矩形波导滤波器内大直径电感销钉的分析

对于窄带波导滤波器而言,大直径电感销钉的准确分析及其等效电路参数值的准确选择至关重要,直接影响滤波器的带宽、插损、带外抑制度等关键指标。用矩量法对矩形波导内大直径的圆电感销钉进行了准确分析,并且进行了理论仿真。     

戴维宁等效电阻开路、短路法实验分析

基于戴维宁定理等效电阻采用实验方法求解中,当开路电压为零,短路电流也为零时,戴维宁等效电阻不能用实验方法确定以及戴维宁等效电阻为复阻抗时,其相位不能用实验方法确定的两个问题,针对前者采用电路分析的常规方法解决了这一问题;对第二个问题则采用实验辅助手段,多次测量电压、电流并对这些测量结果进行理论分析计算,解决了等效电阻为复阻抗的相位确定问题。丰富了戴维宁等效电阻开路、短路法的实验求解。     

一种通用的谐振腔简化模型及其分析

本文对一种新的特性阻抗定义作出了合理的的,使其具有更广的适用范围,以波导加载谐振腔为例,采用广义散射参数方法,得到了波导感性膜片不连续性的等效基模散射参数,给出了简洁的等效电路,进而采用传输线谐振理论,分析了几个典型波导谐振腔的工作特性。本文所得结果与已发表的结果吻合良好,证明了本方法的合理性与有效性,此分析方法简明,并且具有清晰的物理意义。     

折叠波导慢波电路的传输特性

研究了新型慢波结构折叠波导慢波电路的传输特性 ,利用等效电路法计算了折叠波导电路的色散特性、耦合阻抗和止带。分析和计算表明 ,该电路很适合用作短厘米波和毫米波大功率行波管的慢波结构。     

同轴探针激励圆波导输入阻抗的研究

用等效电路的方法推导了圆波导内径向探针的输入阻抗表达式以及等效电路各参数的表达式，实验测量表明单个同轴探针与圆波导匹配良好。理论计算与实验测量吻合较好。     

波导阻抗带宽与缝隙导纳关系研究

本文从谐振阵等效网络出发,探索了缝隙波导谐振阵实现理想阻抗匹配的导纳特性,为波导谐振阵的超宽带设计提供了新思路。改进了波导并联缝隙的等效电路,首次实现缝隙导纳特性的单参数表征,创新提出了不同单元间距与单元数缝隙波导阵实现最大带宽的导纳特性分析方法,为波导缝隙阵带宽的优化设计提供了理论依据,建立了传统谐振阵非过载时的最大带宽公式。同时利用该方法开展了矩形波导谐振阵缝宽对带宽的影响研究,通过全波模型的仿真验证,证明了分析方法的有效性。     

Characterization of Packaged Microwave Diodes in Reduced-Height Waveguide

A technique for the measurement of package parasitic and equivalent-circuit parameters of microwave semiconductor devices at the frequency of operation is presented. In this method a two-port coupling circuit is found which transforms the impedance measured in rectangular waveguide to the terminals of the equivalent circuit used to represent the semiconductor device. This approach combines known properties of radial transmission lines and of impedance measurement in the TE/sub 10/-mode full-height waveguide to obtain an analytical referencing technique for a diode mounted across a reduced-height waveguide. Application of this technique is illustrated by measurements of several varactor diodes.     

An Exact Calculation for a T-Junction of Rectangular Waveguides Having Arbitrary Cross Sections

An exact method is developed for the calculation of the electrical performance of the rectangular waveguide T-junction. This method is used to find the equivalent circuit of a rectangular waveguide T-junction in which both cross-sectional dimensions of the side waveguide are different from the cross-sectional dimensions of the through waveguide. The theoretical calculations for a particular T-junction of this type are verified by experimental measurements. In this method the electrical performance is analyzed by using equivalent-circuit concepts applied to waveguide modes to calculate an admittance matrix relating propagating and cutoff waveguide modes to each other. Then the cutoff modes are terminated in their characteristic impedance, and an equivalent admittance matrix of the junction is found relating only the propagating modes in each waveguide to each other. The anlysis is valid when any number of modes can propogate in the waveguides forming the junction. The Inversion of an infinite matrix is required; however, any desired accuracy can be obtained by considering a matrix of finite but sufficient size or equivalently by considering a sufficient number of cutoff modes.     

基于广义传输线方程的矩形波导等效电路

介绍了广义传输线方程在波导分析中的应用,讨论了建立在该方程基础上的具有不连续性的矩形波导的等效电路,提出了用两个频点来提取整个频带内电路参数的方法,以加载金属膜片的矩形波导为例进行了数值计算,并应用等效电路来计算S参数,计算结果和用Ansoft公司的HFSS软件所得结果相符合.     

Parametric Simulation and Optimization of Cold-test Properties for a 220 GHz Broadband Folded Waveguide Traveling-wave Tube

Characterized with full-metal structure, high output power and broad bandwidth, microfabricated folded waveguide is considered as a robust slow-wave structure for millimeter wave traveling-wave tubes. In this paper, cold-test (without considering the real electron beam) properties were studied and optimized by 3D simulation on slow-wave structure, for designing a 220 GHz folded waveguide traveling-wave tube. The parametric analysis on cold-test properties, i.e., phase velocity, beam-wave interaction impedance and cold circuit attenuation, were conducted in half-period circuit with high frequency structure simulator, assisted by analytical model and equivalent circuit model. Through detailed parametric analyses, interference between specified structural parameters is found on determining beam-wave interaction impedance. A discretized matrix optimization for interaction impedance was effectively carried out to overcome the interference. A range of structural parameters with optimized interaction impedance distributions were obtained. Based on the optimized results, a broadband folded waveguide with cold pass-band of about 80 GHz, flat phase velocity dispersion and fairly high interaction impedance was designed for a 220 GHz central frequency traveling-wave tube. A three-dB bandwidth of 20.5 GHz and a maximum gain of 21.2 dB were predicted by small signal analysis for a 28 mm-long lossy circuit.