一种新型宽带波导魔T的设计

一种新型E面集成波导魔T的设计
王鹏飞;杨懿;田兵
【期刊名称】《无线电工程》
【年(卷),期】2013(043)008
【摘要】毫米波功率放大器是毫米波电子对抗系统的关键部件之一,宽带低损耗的波导合成器是实现毫米波大功率合成放大器的关键.根据设计目标,分析比较了四端口波导合成器和无耗三端口波导合成器的优缺点,提出了新型E面集成波导魔T的设计方案,用高频结构仿真软件(HFSS)对该功率合成器进行了建模和设计仿真,给出了工作频率为27.5 ～32 GHz的设计实例,并对测试指标和仿真曲线进行了对比分析.结果表明设计的E面集成波导魔T具有良好的工程实用价值.
【总页数】4页(P47-50)
【作者】王鹏飞;杨懿;田兵
【作者单位】中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北石家庄050081;中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北石家庄050081;中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北石家庄050081
【正文语种】中文
【中图分类】TN622
【相关文献】
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魔Ｔ的设计１概述无论在那个频段工作的电子设备，都需要各种功能的元器件。

微波系统也有各种无源、有源元器件，它们的功能是对微波信号进行必要的处理或变换，是微波系统的重要组成部分。

微波元器件按照性质可分为线性互易元器件、线性非互易元器件以及线性元器件三类。

其中线性互易元器件只对微波信号进行线性变换而不改变频率特性，并满足互易定理，主要包括各种微波连接匹配元件、功率分配元器件、微波滤波器件及微波谐振器件等。

功率分配元器件可以将一路微波功率按比例分成几路，主要包括：定向耦合器、功率分配器及各种微波分支器。

2 波导分支器简介将微波能量从主波导中分路接出的元件成为波导分支器，它是微波功率分配器件的一种，常用的波导分支器有E面T型分支、H面T型分支和匹配双T。

E-T分支： E面T型分支器是在主波导宽边面上的分支，其轴线平行于主波导的10T E模的电场方向。

E-T分支相当于分支波导与主波导串联。

H-T分支是在主波导窄边面上的分支，其轴线平行于主波导10T E模的磁场方向。

H-T分支相当于并联于主波导的分支线。

匹配双T：将E-T分支和H-T分支合并，并在接头内加匹配以消除各路的反射，则构成匹配双Ｔ，也称为魔T。

3 整体设计3.1 设计目的(1) 学习设计波导分支器的方法；(2) 掌握魔T的设计方法及其S参数及场分布图的分析。

(3) 掌握HFSS10软件，加强对相关知识的理解，提高在射频领域的应用能力。

3.2 设计任务基于微波元器件的理论级，设计一个魔T，查看魔Ｔ放入S参数并分析场分布图。

3.3 设计原理将E-T分支和H-T分支合并,并在接头内加匹配以消除各路的反射,则构成匹配双T,如图1所示,它有以下特征:1.四个端口完全匹配.2.端口“①、②”对称，即有11S = 22S 。

3.当端口“③”输入，端口“①、②”有等辐同相波输出，端口“④”隔离。

4.当端口“④”输入，端口“①、②”有等辐反相波输出。

端口“③”隔离。

课程设计报告课程名称：微波技术与天线设计项目：魔T的设计设计地点：跨越机房专业班级：电信1001班学号：2010001193 学生姓名：指导教师：刘建霞2013年6月21 日相关知识：常用的波导分支器件有E 面T 型分支，H 面T 型分支和匹配双T ，匹配双T 也称魔T ，波导魔T 在微波技术中有着广泛的应用,可用来组成微波阻抗电桥、平衡混频器、功率分配器、移相器、天线双工器、平衡相位检波器、鉴频器、调制器、和差器等。

矩形波导魔T 受其频带较窄的影响,在使用中有一定的局限性,因此设计一种频带相对较宽的魔T 是有实用价值的,而现有的三维电磁仿真软件为优化设计提供了便利。

一、设计目的：通过学习和掌握HFSS 软件，加强对相关知识的理解和掌握，提高在射频领域的应用能力。

本设计基于微波元器件的理论级熟练掌握HFSS 仿真软件基础上，设计一个魔T ，查看魔T 的S 参数并分析场分布图。

二、设计原理：将E--T 分支和H--T 分支合并,并在接头内加匹配以消除各路的反射,则构成匹配双T,如右图所示,它有以下特征: 1.四个端口完全匹配. 2.端口“①、②”对称，即有 2211S S3.当端口“③”输入，端口“①、②”有等辐同相波输出，端口“④”隔离。

4.当端口“④”输入，端口“①、②”有等辐反相波输出。

端口“③”隔离。

5.当端口“①或②”输入时，端口“③、④”等分输出而对应端口“②”或“①”隔离。

6.当端口“①、②”同时加入信号时，端口“③”输出两信号相量和的1/倍，端口“④”输出两信号差的1/倍。

端口“③”称为魔T 的H 臂或和臂，端口“④”称为魔T 的E 臂或差臂。

三、设计过程：设计过程大致可分为以下几部分：（具体操作在此略）1、建立新工程2、设置求解类型3、设置模型单位4、设置模型的默认材料5、创建魔T6、为该问题设置求解频率及扫频范围7、保存工程8、求解该工程9、后处理操作最后得出的模型如下图所示：2.仿真结果S参数图：S参数图的说明：p1为激励口即图1中的④；p2,p3分别为图1中的①、②，两者的图像等幅反向，因而曲线重合；p4为激励口即图1中的③，为隔离端。

实验三微波波导魔T元件的设计与仿真一、实验目的1.设计一个微波波导魔T元件2.查看魔T的S参数并分析场分布图二、实验设备装有HFSS 13.0软件的笔记本电脑一台三、实验原理TE模微波信号从p1端口输入时，不能在端口p3内激发电磁场，即端在魔T中，当10口p3隔离，信号由端口p2和p4反相等分输出（E面T特性）；当信号从端口p3输入时，不能在端口p1内激发电磁场，即端口p1隔离，信号由端口p2和p4同相等分输出（H面T 特性）。

四、实验内容设计一个微波波导魔T元件，其指标要求如下：工作频率为4GHz。

此魔T元件设计仿真中采用波导结构实现。

最终获得S参数曲线和场分布图的仿真结果。

五、实验步骤1.建立新工程了方便建立模型，在Tool>Options>HFSS Options中讲Duplicate Boundaries with geometry 复选框选中。

2.将求解类型设置为激励求解类型：（1）在菜单栏中点击HFSS>Solution Type。

（2）在弹出的Solution Type窗口中(a)选择Driven Modal。

(b)点击OK按钮。

3.设置模型单位（1）在菜单栏中点击3D Modeler>Units。

（2）在设置单位窗口中选择：mm。

4.设置模型的默认材料在工具栏中设置模型的默认材料为真空(vacuum)。

5.创建魔T（1）创建arm_1画一个长方体并命名为arm_1，其位置坐标为：X：-25，Y：-10，Z：0；dX：50，dY：20，dZ：75。

（2）设置激励端口(a)在菜单栏中点击Edit>Select>Faces，选择arm_1的最上面表面(b)在菜单栏中点击HFSS>Excitation>Assign>Wave Port(c)Wave Port：General窗口，将端口命名为p1，在宽边设置积分线，然后点击Next直到Finish结束。

专利名称：一种新型平面波导魔T
专利类型：实用新型专利
发明人：江顺喜,周方平,殷实,梁国春,梁文超,赵媛媛,林身平,项显
申请号：CN201621341796.8
申请日：20161208
公开号：CN206490161U
公开日：
20170912
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公布了一种新型平面波导魔T，包括E面波导公共端口、H面波导公共端口和两个分路的波导端口，E面波导公共端口、H面波导公共端口和两个分路的波导端口中心在同一个平面，H面波导与E面波导及两个分路的波导的腔体连接处具有凸起，凸起的宽度与H面波导宽度一致，凸起与E面波导连接处具有台阶，凸起与H面波导连接处具有台阶，与凸起相对的位置H面波导与E面波导连接处具有台阶。

本实用新型减小了波导魔T的高度。

具有工作带宽大，性能优越，幅度相位一致性好的优点。

且结构简单，整个产品只有两个完全由机械加工完成的零件组装而成，无需再安装其他部件，公差很容易保证，具有生产效率高，生产成本低廉的特点。

申请人：江苏贝孚德通讯科技股份有限公司
地址：214000 江苏省无锡市惠山经济开发区堰桥工业园堰裕路7-1号
国籍：CN
代理机构：北京德崇智捷知识产权代理有限公司
代理人：王金双
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