毫米波波導型雙工器的設(shè)計與HFSS仿真分析

    1 前言

    微波雙工器是一種三端口網(wǎng)絡(luò)，在微波系統(tǒng)中起到分頻和隔離的作用。它在微波毫米波通信、衛(wèi)星通信、雷達、電子對抗、測試儀表等系統(tǒng)中都有著廣泛的應(yīng)用。波導型雙工器是微波雙工器的一個非常重要的分支。與傳統(tǒng)使用的雙工器相比，波導型雙工器省掉了環(huán)行器，故而結(jié)構(gòu)緊湊，一體化程度高，且插損低。此外波導型雙工器還具有隔離性好的優(yōu)點，因此受到普遍關(guān)注。

    2 理論分析

    2.1 通道濾波器原型綜合

    由于在波導中實現(xiàn)并聯(lián)電抗相對于實現(xiàn)串聯(lián)電抗要容易得多，因此我們采用了以半波導波長為串聯(lián)諧振器的并聯(lián)耦合電感膜片波導帶通濾波器，作為雙工器的通道濾波器模型。即等效串聯(lián)諧振單元與K變換器共同構(gòu)成帶通原型。這種濾波器結(jié)構(gòu)堅固，加工容易。圖1、圖2分別是兩個通道的帶通濾波器原型的響應(yīng)曲線。 通道1的濾波器設(shè)計通帶為34.8到35.3GHz，帶寬為500MHz，通道2的濾波器設(shè)計通帶為37.3到37.8GHz，帶寬為500MHz，兩者均采用了6階切比雪夫低通原型。

圖 1 并聯(lián)耦合電感波導濾波器示意圖

圖2 并聯(lián)電抗耦合的阻抗變換器等效電路

    2.2 T 型結(jié)模型的建立和仿真分析

    波導T 結(jié)的不連續(xù)性一直是微波技術(shù)領(lǐng)域的一個研究重點。如果用未加匹配的T 結(jié)直接與兩個通道的帶通濾波器相連組成雙工器，則會由于T 結(jié)的嚴重失配使得雙工器的性能遠達不到指標設(shè)計要求。為了調(diào)整匹配，可以在T 結(jié)中插入金屬圓柱或金屬膜片。其模型見圖4，仿真結(jié)果見圖5。

圖3 H 面T 結(jié)模型

圖4 HFSS 中H 面波導T 結(jié)模型

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