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。     

宽带波导-微带一分四功分器设计

提出一种Ka频段宽带一分四功分器的结构,采用宽带波导E面T形结加波导-探针-微带过渡的结构。对E面T形结构进行改进,实现宽带功率二等分,然后两路输出通过波导双路微带探针过渡实现四路功率分配。使用三维电磁仿真软件Ansoft HFSS对该结构进行仿真优化,结果表明,在26.5⁴0.0GHz内,回波损耗小于-20dB,传输损耗小于0.3dB。     

一种用于毫米波双向通信的波导喇叭天线设计北大核心CSCD

毫米波由于方向性强，要实现在同一直线上的前后向通信，通常采用功分器+双天线的方式。为进一步实现集成化，本文提出了一款将波导功分器和双矩形波导喇叭天线进行集成设计的波导喇叭天线。首先，根据波导的两级阻抗变换设计T型宽带波导功分器；然后，根据最佳角锥天线公式完成对矩形喇叭天线设计仿真；最后，将波导功分器和双矩形形喇叭天线按工程应用进行集成设计建模仿真。仿真结果表明该双向天线最大增益为22.48dBi，在71-86GHz的频带内S11优于15dB。除此之外，本次设计的波导喇叭天线具有结构简单、尺寸小、加工容易等优点，通过合理地集成到宽带通信设备中，可满足货运铁路准线性区上下行的双向无线接入。     

一种新颖的Ku频段宽带波导功分器

介绍了一种新颖的E面波导T型宽带功分器结构,并利用HFSS软件对这种结构进行了优化设计。实物测试结果表明,在12．5～18GHz频率范围内,插损小于0．3dB,输入端口的回波优于-17dB,与仿真有较好的一致性。     

V 波段高隔离宽带波导功分器设计

基于电磁场全波分析方法,设计了一种V 波段Y 型结E 面波导功分器,采用多节阶梯阻抗匹配结构实现宽频带;在主传输波导H 面中心插入阻性薄膜的陶瓷基板来提高输出端口隔离度。波导功分器采用硅铝材料制作,具有重量轻、热膨胀系数低、导热良好的优点,与陶瓷基片匹配良好。实测结果表明,在50~60 GHz 频带内,传输损耗优于0. 4 dB,典型隔离度25 dB,两路输出幅度一致性优于0. 19 dB,相位不平衡度优于1. 4°;功率容量理论值可达33 kW。经可靠性试验验证,证明该功分器可靠性高、适合工程使用。     

一种Ka波段三路波导功率分配/合成器的设计

提出了一种波导三路功分器结构,该功分器采用E面T型缝隙耦合结构来实现功分比的调节。通过调节耦合缝隙以及感性膜片,使输入阻抗匹配并且实现等功率同相位的三路功分输出。为了实现功率合成,采用对称的两个三路功分器进行背靠背级联实现功率合成网络,仿真结果显示出良好的驻波效果和极低的插损。最终对加工出的实物进行测量,在32.5~36 GHz频段内实现了输出功率幅度不平衡度小于0.5 dB的良好效果。通过背靠背连接两个功分器实现了在33.3~35.3 GHz带宽内插损小于0.3 dB的功率分配/合成网络。     

6～18 GHz宽带波导合成器设计

开发了一种6~18 GHz宽带四路波导合成器,以标准双脊波导WRD500D36为基础,开发出了脊波导E面分支合成结构和脊波导阻抗变换结构。最终实现的四路波导合成器在带内驻波<2,插损<0.5 d B,合成效率>90%,并对该结构大功率合成的可行性进行了仿真预计。     

基于槽线的太赫兹同相和反相功分器设计

根据接地共面波导(GCPW)和槽线的结构特点,首先设计并仿真验证了一种由接地共面波导到槽线的功分器;然后根据槽线横截面的电场分布特性,设计了一种GCPW-槽线-GCPW结构的同相功分器和反相功分器。仿真结果表明,同相功分器在175~225 GHz范围内的插入损耗优于4 dB,回波损耗优于9.6 dB;反相功分器在185~215 GHz范围内的插入损耗优于4 dB,回波损耗优于10.5 dB,幅度不平衡度小于0.24 dB,相位不平衡度小于1.3°。相比其他太赫兹功分器,本文设计的功分器在插入损耗和回波损耗相当的情况下,具有更简单、紧凑和易于集成的结构。     

X波段8路波导功分器/合成器

波导结构具有传输损耗低、功率容量大的特点。本文提出了一种基于波导结构功分器/合成器设计方法,并利用CST2014软件设计了一款X波段8路波导功分器/合成器。仿真与测试都显示其性能良好,在整个X波段插损小于0.05dB,反射损耗大于15dB,中间大部分频段(8.8~12.2GHz)反射损耗优于20dB。     

Ka波段三路波导功分器/合路器

文章设计了一种可以使用在固态合成发射机上的三路等分功率波导功分器/合路器。在波导分支定向耦合器的基础上,增加一路副线波导,构成了一个一路输入、一路直通、两路耦合、两路隔离的六端口网络;采用增加波导长度的方式解决了实际应用中的相位补偿问题。另外在功分器的三路输出端增加了微带部分以提高功分器的可调试性。实际测量数据基本符合仿真结果:在1GHz带宽内,功分器的一路插损小于6dB,输入驻波小于1.6;合路器的一路插损小于4.9dB,输出驻波小于1.3。其性能满足使用要求。文章最后对该类型的波导功分器/合路器的设计提出若干改进方案。     

W 波段全带宽TE10-TE20模式转换器的研制

新一代W波段慢波结构行波管对波导TE10-TEn0 模式转换器的低损耗、宽带、转换效率等高性能方面提出了要求。 文中重点研究一款全W波段波导模式转换器的设计,实现E 面TE10 输入到H 面TE20 输出的模式转换,并结合高效率转换 结构,给出实际性能验证。首先,分析了波导TEn0 模分布特点,提出E 面功分结构、集成扭波导结构及H 面反相合成等单元 结构;其次,给出TE10-TE20 模式转换整体方案设计与电路优化;最后,结合H 面异相功分结构集成,基于计算机数控技术,实 现该W波段模式转换模块的制备,并完成三端口性能测试。实测结果表明,W 波段全带宽内(75 GHz~110 GHz),该TE10-TE20 模式转换模块输出端口功率分配比为-3.2 dB±0.2 dB,相位差为180°±2°,输入端口回波损耗优于-20 dB,且实测性能 均与仿真结果高度一致,验证了W波段宽带TE10-TE20模式转换器的高效率、低损耗、可行性及鲁棒性。     

Sub-THz Four-Way Waveguide Power Combiner With Low Insertion Loss

A four-way waveguide power divider has been developed in sub-THz band. The waveguide power divider was achieved with the improved H-plane T-junction structure. By tuning the depth and width at the junction of the waveguide, the input impendence was matched and the two-way output power amplitude and phase were at the same level. The four-way power divider was realized by the concatenation of two same T-junction at the two output ports. A sub-THz four-way passive power combiner is designed, fabricated and measured. The measure results show that the measured insertion loss of the fabricated four-way passive power combiner is less than 1.2 dB whereas the input return loss is greater than 14.8 dB from 97.5 to 101.7 GHz. Experiments on the sub-THz four-way passive power combiner show that a minimum insertion loss of 1 dB has been achieved at about 99.5 GHz. The measured minimum insertion loss of the waveguide power divider is half of the insertion loss for the entire passive power combiner (0.5 dB), which corresponds to a power-combining efficiency of 89 %. The measured results agree with the simulated ones closely.     

用H面波导裂缝电桥实现3mm功分器

本文介绍了用H面波导裂缝电桥实现功分器的原理和设计方法,并通过计算机软件HFSS对3mm波段功分器的性能进行了仿真设计,证明了该设计方法的正确性。加工后的测试结果证明了仿真结果的有效性,为毫米波段高性能小体积的功分器设计提供了有效方法。     

基于薄膜电阻的波导E-T结功率分配/合成器

单个器件输出功率不满足系统要求时,功率合成技术是提高系统输出功率的有效方法.本文详细研究了基于薄膜电阻的波导E-T结功率分配/合成器,最终设计了一种新型的基于薄膜电阻的波导E-T结.该结构具有高隔离度、低插入损耗、小体积、宽频带等优点.通过合理设计薄膜电阻的长宽比,尽量增大薄膜电阻的面积,并且采用高导热的氮化铝陶瓷基板作为微带和薄膜电阻的介质基板,提高了基于薄膜电阻的波导E-T结承受的功率.利用三维电磁场仿真软件HFSS对其进行了建模仿真,加工的实物经过测试在25~34 GHz插入损耗小于0.2 d B,回波损耗优于-15 d B,隔离度优于10 d B.经对比,实测结果与仿真结果吻合,具有较好的工程应用价值.     

基于裂缝电桥Ka波段功率分配/合成网络

介绍了一种Ka波段的四路功率分配/合成网络。该网络采用H面波导裂缝电桥结构,只需要一个耦合单元,结构简单、易于加工。这种合成网络将使用在基于MMIC单片TGA1141的四路功率合成器中,预计在2 GHz带宽内合成输出功率可以达到连续波5 W以上。通过三维电磁仿真软件Ansoft Hfss对该网络进行了设计和优化。仿真结果表明,该网络在33-37 GHz的频段内,插入损耗小于0.3 dB,回波损耗大于20 dB。     

一种W波段一分八波导功分器的设计

提出了一种W波段波导八路功率分配器的结构。该功率分配器采用切角的E面T形结构来实现功率分配。通过调节切角深度、宽度及渐变波导最细处的尺寸,使输入阻抗匹配并实现等功率同相位的两路功分,最后采用级联的方式实现了W波段的八路波导功分。通过在输入输出端口处加入90°扭转波导,实现了输入输出端口的平面一致性;同时在结构中加入了135°扭转接头使结构更紧凑,节省了体积。运用HFSS仿真表明,该结构在88～90GHz范围内,S21～S91在-8.8～-9.4dB之间,S11小于-18.5dB,性能良好。     

High-performance filtering power divider based on air-filled substrate integrated waveguide technology

A filtering power divider based on air-filled substrate-integrated waveguide (AFSIW) technology is proposed in this study. The AFSIW structure is used in the proposed filtering power divider for substantially reducing the transmission losses. This structure occupies a large area because of the use of air as a dielectric instead of typical dielectric materials. A filtering power divider provides power division and frequency selectivity simultaneously in a single device. The proposed filtering power divider comprises three AFSIW cavities. The filtering function is achieved using symmetrical inductive posts. The input and output ports of the proposed circuit are realized by directly connecting coaxial lines to the AFSIW cavities. This transition from the coaxial line to the AFSIW cavity eliminates the additional transitions, such as AFSIW-SIW and SIW-conductor-backed coplanar waveguide, applied in existing AFSIW circuits. The proposed power divider with a second-order bandpass filtering response is fabricated and measured at 5.5 GHz. The measurement results show that this circuit has a minimum insertion loss of 1 dB, 3-dB fractional bandwidth of 11.2%, and return loss exceeding 11 dB.     

Linear theory of slow wave cyclotron interaction in double-ridgedfolded rectangular waveguide

A general dispersion relation for slow wave cyclotron traveling wave interaction in a folded waveguide is derived from a fluid dynamical treatment. The serpentine structure is formed by folding a double-ridged rectangular waveguide so that the orientation of the magnetic field changes (H-plane bend) instead of the conventional E-plane bend configuration. The H-plane bend structure has the potential for the production of high power, broad band radiation. For a cold beam, the linear theory predicts a gain of 2.0-2.5 dB/cm and a bandwidth of 20-25% in the millimeter wave frequencies. The bandwidth is sensitive to the axial velocity spread of the beam. The bandwidth decreases to 10% at δυ_z/υ_z=3%. Means to suppress the backward wave oscillations have to be applied for using the full bandwidth