一种Ku频段正交模转换器的设计

使用HFSS高频仿真软件设计了一种宽频带Ku频段波导型正交模(OMT)转换器。正交模转换器采用方波导阶梯阻抗匹配与波导缝隙耦合的设计思想。与传统的圆波导栅片式正交模转换器相比,方波导正交模转换器在结构上具有紧凑、简单、稳定和便于加工的特点,且具有极化隔离度高、频带宽、驻波和插损小等优良的电气性能,在工程应用中取得了良好的效果。     

基于Turnstile结构的超宽带正交模耦合器研究

正交模耦合器是反射面天线馈源系统中非常重要的无源器件,正交模耦合器的带宽决定了天线的工作带宽,其性能直接影响接收机的性能。为满足新疆天文台Q波段(30~50 GHz)制冷接收机的需求,描述了Turnstile结构的正交模耦合器,公共端口为圆波导,2个分支端口为标准矩形波导。应用电磁仿真软件HFSS对正交模耦合器进行了设计与优化。仿真结果表明,在50%相对带宽内,回波损耗优于-22 d B,正交隔离度优于-46 d B。为进一步开展毫米波宽带OMT的研究提供了理论设计基础。     

一种宽带低剖面动中通天线单元的设计

针对目前移动卫星通信系统中对天线性能、形式的需求,设计了一种宽带低剖面动中通天线单元。该天线单元由加载金属栅格的二联装角锥喇叭天线、正交模耦合器和H-T波导功分器组合构成。其中正交模耦合器采用阶梯阻抗匹配的方波导与耦合波导相结合的方法作分析设计。仿真结果表明,天线单元的带宽可达到30%,极化隔离度在-62 dB以下,同时天线单元结构紧凑,剖面较低。     

一种宽带四脊波导正交模极化耦合器

坐落于贵州天然喀斯特地形的500 米口径球面射电望远镜(FAST),其低噪声接收机系统需要高性能正交模极化耦合器,对此,提出了一种四脊波导形式宽带正交模极化耦合器快速有效的设计方法:首先分别设计四脊波导正交模极化耦合器的两个关键部分,然后进行整体优化,为了改善带内阻抗匹配性能可以在同轴输出端口的内探针引入阶梯匹配环。使用这种方法研制的FAST L 波段极化器工作带宽达到2 颐1,在整个带宽范围内极化器的反射系数小于-20 dB,极化耦合水平低于-43 dB,带内插入损耗优于0. 15 dB,仿真和实测结果有很好的一致性。提出的设计方法适用于各种频率范围的宽带四脊波导正交模极化耦合器的设计。     

一种紧凑型的宽频带单脊波导功分器

提出一种宽频带、小型化单脊波导功分器结构。分支波导采用标准单脊波导,在维持较高功率容量的条件下拓展了传输模的主模带宽。在T型结处设置一容性金属平板与分支单脊波导相接构成一个宽带电抗性调谐元件,在主模带宽拓展的情况下有效地实现了T型结的宽带匹配。为了能够与标准器件连接,设计了单脊波导-标准矩形波导转换器件,采用多级阶梯匹配的形式使转换器件的阻抗带宽与T型结保持一致。利用高频仿真软件HFSS进行仿真优化,结果显示该功分器在25~40 GHz频率范围内,回波损耗小于–20 d B,信号波动优于0.04 d B,相对带宽为46.2%,实际内部尺寸比标准波导功分器减少38%。该单脊波导功分器具有低损耗、小型化和宽频带的优点,可以广泛应用于雷达、天线以及功率放大器等微波设备。     

脊位置变化对窄边双脊波导主模带宽的影响

提出用时域有限差分（FDTD）法分析窄边双脊波导主模的单模带宽。通过对宽边双脊波导带宽的分析及与相关文献报道结果的比较验证了FDTD方法分析波导带宽问题的有效性;用FDTD方法计算了脊位置、脊宽及脊高变化对窄边双脊波导主模带宽的影响,计算结果表明：与传统的双脊波导相比,窄边双脊波导减少了单模带宽,可用作脊带宽滤波器。     

倍频程正交模耦合器设计

介绍了一种基于四脊方波导结构的倍频程宽带正交模耦合器,分析了该宽带正交模耦合器的基本结构和工作原理,用HFSS仿真设计了一个S波段正交模耦合器,加工了实际样机,进行了测量,仿真和测量结果显示,测试数据同仿真结果在2:1的频带内符合良好。     

一种槽线扰动的基片集成波导双模滤波器

该文提出一种新型小型化基片集成波导(SIW)双模滤波器。通过使用正交的输入输出馈线,和一段倾斜的槽线来扰动腔体的两个简并模,滤波器能产生两个传输零点(TZ)。采用该方法设计了一个中心频率为15 GHz,带宽为350 MHz的基片集成波导双模滤波器。该滤波器结构简单,成本低廉,易于加工。测试结果和仿真结果吻合,较好地验证了设计的可行性和有效性。     

用FDTD法分析对跖脊波导的带宽特性

提出用时域有限差分（FDTD）法分析对跖脊波导的主模单模带宽,并与相关文献报道的结果进行比较,计算结果表明：FDTD法具有较高的计算精度,可以很方便地用于波导传输特性分析。用FDTD法计算了脊位置、脊宽及脊高变化时对跖脊波导的主模单模带宽,给出了主模单模带宽分别在脊位置变化、脊宽变化及脊高变化时的变化规律,为对跖脊波导的设计和工程应用提供参考数据。     

用FDTD法分析双脊波导的单模带宽

提出用时域有限差分(FDTD)方法分析双脊波导的主模单模带宽,并与相关文献报道的计算结果进行比较,结果表明:FDTD法具有较高的计算精度,可以很方便地用于波导传输特性分析。用FDTD法分析了双脊波导中,由于制造工艺造成的双脊之间不对称对主模单模带宽的影响,给出了主模单模带宽分别在脊位置变化、脊宽变化及脊高变化时的变化规律,为双脊波导的设计和工程应用提供参考数据。     

半模基片集成波导馈电的对数周期偶极子天线

设计并研制了一种基于半模基片集成波导(Half-mode Substrate Integrated Waveguide:HMSIW)馈电的单层宽带印刷对数周期偶极子阵列(Printed Log-Periodic Dipole Array:PLPDA)天线.对数周期偶极子阵列(PLPDA)天线具有频带宽、剖面低、重量轻等优点,但是其馈电需要平衡线结构.半模基片集成波导具有平面集成、主模带宽宽、损耗低、尺寸小等优点,同时自身天然具有平衡结构.文中设计并制作了工作频率为15GHz～40GHz的HMSIWPLPDA天线,测试结果和仿真结果吻合.     

Ka波段TE01模椭圆弯波导的设计

根据椭圆波导中电磁波的传播理论与耦合波理论,基于CST仿真软件,采用了有限积分法设计出了高功率、宽带宽、高效率的TE01模900过模椭圆弯波导。CST设计仿真表明在中心频率在30．5GHz处的传输效率为98．8％。传榆效率在98％以上的带宽大于2GHz。     

超宽带波纹波导正交模移相器设计

圆极化器是射电望远镜天线馈线系统的重要器件,其作用是把反射面天线接收的圆极化波变成2个垂直的线极化波。超宽带圆极化器由正交模耦合器和移相器组成。通过网络级联的方法和有限元数值分析相结合的方法对正交模移相器进行了研究。对方波导高次模精确分析,选择合适的方波导口径。利用HFSS电磁仿真软件,对波纹波导正交模移相器各个参数对圆极化器的影响进行分析。仿真结果表明,在30~50 GHz频率范围内,相移特性达到90°±6.7°,交叉极化和正交隔离度优于-65 d B。     

Ka 波段宽带正交模耦合器设计

提出了一种覆盖Ka 卫星通信全频段带宽的正交模耦合器设计,实现了相对带宽54%的突破。该正交模耦合器基于turnstile 十字转门型结构,结合后端弯波导、Y 型合成头和45毅扭波导设计,能够满足两路正交极化信号等相输出,设计使用频率内双端口S11 <-20 dB,端口隔离达到50 dB,交叉极化低于-50 dB,插入损耗优于0. 4 dB。     

基于BΦifot结构的双脊波导超宽带正交模耦合器设计

射电天文望远镜的发展对天线馈源的宽带性提出了更高的要求,作为实现双极化天线馈源系统的关键器件,正交模耦合器的宽带性能将直接影响宽带天线的性能。分析了双脊波导厚度对于水平/垂直极化波的影响,使用电磁仿真软件HFSS对水平/垂直极化波模式进行分析,对7 mm波段(30~50 GHz)的正交模耦合器进行了设计与优化,在50%相对带宽内,回波损耗优于-21 d B,正交隔离度优于-50 d B,为进一步开展毫米波宽带OMT的研究提供理论设计基础。     

基于1/4模基片集成波导的单馈电小型圆极化天线

1/4模基片集成波导可等效为由两个磁壁和一个电壁组成的等腰直角三角形波导.采用基于等腰直角三角形波导的空腔模式法分析了1/4模基片集成波导,得到了横电波模和横磁波模的表达式.基于1/4模基片集成波导设计了一种单微带馈电的平面小型圆极化天线.仿真结果表明:该天线可以实现右旋圆极化,且具有6.18 dBic的高增益和3.44％的3 dB轴比带宽.     

一种宽带低剖面动中通天线的设计

设计了一种宽带低剖面动中通天线。该天线采用长宽比为4:1的阵列结构,阵列单元由加载金属栅格的二联装角锥喇叭天线、正交模耦合器和H-T波导功分器组合构成。在此基础上,通过合理利用空间分布,设计两套由E面及H面波导功分器混合组成的低剖面馈电网络,并与阵列单元作级联。仿真结果表明:天线的工作带宽可达到30%,且具有较好的双极化收发共用特性,同时天线结构紧凑,剖面较低。     

脊双模波导滤波器的研究

介绍了一种利用脊谐振器产生的正交准TEM简并模实现脊双模波导滤波器的新方法。通过分析脊谐振器放置在主模传输波导中不同位置的特性,建立了耦合拓扑结构图,实现了三种不同类型的频率响应。利用全波仿真软件AnsoftHFSS,分别以方形和十字交叉这两种脊谐振器作为基本单元,设计出了两腔四阶的脊双模波导滤波器,两个滤波器的插损均小于0.2 dB,回波损耗小于–23 dB,仿真结果与预期吻合。     

轴对称模激励的加平行板透镜圆锥喇叭实验研究

为了改善圆波导TM01模的辐射特性,在圆锥喇叭口径处加平行板透镜,利用平行板的加速特性使正交方向的场产生180°的相位差。计算和实验表明,由圆波导TM01模激励的加平行板圆锥喇叭辐射轴向为极大值的远场方向图,具有较高的增益和宽的带宽。     

基于场分量匹配法的毫米波波导-同轴过渡

基于场分量匹配法研制了毫米波波导-同轴过渡。采用了四级阶梯阻抗变换结构改善转换的阻抗匹配,增加工作带宽,降低回波损耗;并且利用从波导短路面插入同轴探针来实现波导到同轴转换,以达到低插损、宽带宽等目的。最后利用CST仿真软件进行仿真分析和优化设计,并根据仿真设计结果制作出产品,产品测试结果与仿真设计值相符。