如何设计一个紧凑型波导定向耦合器的详细资料说明

　　定向耦合器是一种具有同向性或是反向性的微波无源器件，广泛用作功率分配器。这几年来，由于加工工艺的进步，使得定向耦合器在通信系统中，成为无可替代的元件。定向耦合器在不同的电路中，担当着不一样的角色。例如，在滤波器或是匹配网络这样的电路中，定向耦合器就算是运用在无源电路中;而在移相器、平衡放大器、混频器等电路中，定向耦合器就被看作是运用在有源电路里面。定向耦合器被国内外研究，近几年来是发展的比较成熟的。其中，因为其体积小、性能好、容易加工等优点，使得微带线和带状线定向耦合器有了迅猛的发展，而且有了繁多的种类，这种类型的耦合器是比较常见的，但此类耦合器具有一个明显的缺陷，那就是能够承受的功率普遍都比较低。它与波导型定向耦合器相比，能够承受的功率高、相对较宽的工作频带就变成了后者的一个明显优势，所以后者常常被选中用于大功率系统中。在撰写本篇论文过程中，我们是在以学习定向耦合器的基础理论为前提下，将分析研究具体的波导型定向耦合器为主要内容，最终要达到的目的是设计出一款比传统波导型定向耦合器具有更好的性能，能广泛运用在实际生产、生活中的定向耦合器。定向耦合器常见的耦合形式是圆孔、椭圆孔和矩形孔耦合。对于其他的耦合形式研究较少。要设计出一个在宽频带内，插入损耗低，耦合度平稳以及方向性高的波导耦合器，就要求其耦合孔的尺寸与波长相比，不能太大。所以对于圆孔耦合的定向耦合器，需要开很多的小孔，就算这样也不一定能达到设计的要求。又因为相邻耦合孔之间的距离是四分之一波导波长，所以，这样使得设计出来的耦合器的尺寸很大，不能达到广泛的实际运用。而且在高频段内，要是耦合器具有低插入损耗的特性，只有十字槽耦合结构能达到这一设计要求。所以本文在传统波导定向耦合器的理论基础上，采用市场上不寻常的十字槽耦合结构，作为我们研究设计的对象。同时我们选用计算机仿真优化软件CST建立讨论模型，讨论模型的参量变化所引起耦合器性能的变化，通过分析比较，最终选取模型各个参量的最优值，使耦合器的性能达到我们的设计要求：紧凑的结构、较宽的工作频带、插入损耗低、平坦的耦合度、好的方向性等。任何的器件设计都应该要运用到实际的生产生活中，才能真正的检测到它的优劣。所以最后将我们设计的这款双十字槽波导型定向耦合器进行加工，对实物进行测试，证明了它的性能确实优于同类产品。因此，我们就可以得出这样的结论：本次论文中设计出来的定向耦合器能够有很好的市场发展前景。