一种新型30dB双定向耦合器的设计
22雷达与对抗 2008年 第3期
一种新型30d B 双定向耦合器的设计
朱乙平, 承浩宇, 季彦婷, 朱成兰
(南京船舶雷达研究所, 江苏南京210003)
摘 要:首先对偏芯带状线特性进行了分析, 然后给出了偏芯侧耦合带状线的阻抗特性计算, 在此基础上设计了一种大功率高方向性30dB 双定向耦合器的基本尺寸参数, 利用HFSS 对其进行
优化。
关键词:双定向耦合器; 带状线; 微波技术
中图分类号:T N81113 文献标识码:A 文章编号:1009-0401(2008) 03-0022-04
The design of a new bi 2directi onal coupler of 30d B
ZHU Yi 2ping, CH E N G H a o 2yu, J I Ya n 2ting, ZHU Cheng 2la n
(N an jing M a rine Rada r Institute , N an jing 210003, China )
A bstra ct:The f eatures of the off 2center stripline used in a stri p line coupler is firstly analyzed; and the charac teristic i mpedance of the of f 2center, side 2coupled stri p line is calculated . The ba sic siz e s of a high 2power, high 2dir ectivity, bi 2directi ona l coup ler of 30dB a r e then given and opti m ized by HFSS . Keywor ds:bi 2directional couple r ; stri p line; m icr owave technique
1 引 言
双定向耦合器是一个四端口器件, 主传输线有输入和输出两个端口, 副线上有耦合端口和隔离端口两个端口。普通的定向耦合器的隔离端口接匹配负载。
双定向耦合器是微波测量中常用标准器件和反射计、射频网络分析仪等仪器的关键器件, 可用于监测发射机的输出功率、输出频谱, 测试发射机到天线端的反射功率以监测天馈系统的匹配情况, 也可用于发射机的功率控制。双定向耦合器主要性能指标有主线电压驻波、插损、耦合度和方向性以及耐功率容量。本文设计的双定向耦合器是某雷达系统中的关键微波元件, 结构尺寸小型化, 接口布局特殊, 电性能指标要求苛刻, 其中耦合度30±0. 15dB , 方向性大于25dB, 同时要求承受脉冲功率1. 5k W 。采用部分偏芯耦合带状线作为双定向耦合器的传输及耦合单元。首先通过经典耦合器原理设计其基本尺寸参数, 然后利用HFSS 对其进行仿真设计, 观察某些尺寸对性能指标影响的敏感度。在设计过程中, 发现由于副线VS W R 的影响而方向性满足不了指标要求。通过在副
线相隔一段距离上分别寄生调谐块, 来改变调谐块本身的大小和相隔距离, 以改善副线VS W R 。设计的耦合器具有结构紧凑、体积小、耦合度频响指标起伏小、
功率容量大、性能稳定以及可靠性高等特点。
2 理论设计
2. 1 偏芯带状线特性
带状线通常是由上下两块接地板和位于两接地板中心对称面上的中心导体带构成, 即对称带状线。在设计大功率高方向性30dB 双定向耦合器时, 基于其高方向性指标要求, 采用部分偏芯带状线, 即不对称带状线, 如图1所示。
当W /(b -t ) ≥0. 35时, 这种中心导体带偏移带状线特性阻抗的计算方法与对称带状线相似。其特性阻抗为
Z 0=
εr
3×10C 1
10
只要算出单位长度的电容, 即可求得Z 0。
单位长度总电容
3收稿日期:2008205217
33作者简介:朱乙平, 男, 1965年生, 高级工程师, 硕士, 现从事舰载警戒雷达馈线分系统及微波器件的研制工作。