同轴波导转换器的设计要点

学校代码：10385分类号：学号：密级：

学士学位论文

同轴——波导转换器的设计

Design of coaxial to waveguide transducer

作者姓名：

指导教师：

学科：

研究方向：电磁场与微波技术

所在学院：信息科学与工程学院

论文提交日期：二零一四年五月二十日

华侨大学学士学位论文

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摘要

同轴—波导转换器是微波系统中非常重要的元器件。基于脊波导和波导阶梯对导播系统中电磁波传播性能的影响，本文探讨了这两种结构应用在8-18GHz的宽带同轴—波导转换器设计中的情况。通过同轴—脊波导—矩形波导转换，并在脊波导上加载阶梯，很好地改善了阻抗匹配效果，提高了同轴—波导转换器的传输性能。阻抗变换是为了消除带内不良反射，以获得良好匹配的一种微波器件，广泛用于微波电路和天线馈电系统中。其结构上大致分为阶梯式和渐变式。前者能够比后者获得更好的带内波纹系数和更短的长度。对阶梯阻抗变换器的设计，主要分为传统设计方法和优化设计方法。本文的仿真结果证明脊波导和波导阶梯在设计同轴—波导转换器中的有效性，在8-18GHz的倍频程带宽内驻波小于1.25，产生的高次模非常小。

关键词：同轴—波导转换脊波导波导阶梯阻抗变换

I

Abstract

Coaxial-waveguide transition plays an important role in microwave system.Based on the influence of ridge waveguide and waveguide ladder exerted on transmission performance of electromagnetic wave in guided wave system, this paper discussed the situations of these two structures applied in the 8-18GHz broadband coaxial-waveguide converter designation. Through the conversion of coaxial-ridge waveguide-rectangular waveguide, and ladder loading of ridge waveguide, the effectiveness of impedance matching is well improved,and the transmission of coaxial-waveguide converter is highly advanced. Impedance transformation is to eliminate in-band bad reflection, in order to obtain a good matching microwave devices, widely used in microwave circuit and antenna feed system. Its structure is largely divided into stepwise and gradual type. The former can be better than the latter in-band ripple coefficient and the shorter length. The design of stepped impedance converter, mainly divides into the traditional design method and optimization design method.Simulation results proved the effectiveness of ridge waveguide and waveguide ladder in designing coaxial- waveguide converters.The VSWR of coaxial-waveguide transition designed in this paper is less than 1.25 in the 8-18 GHz octave bandwidth, and the high modulus produced is very small.

Key words：Coaxial-waveguide transition Ridge waveguide Waveguide ladder impedance transformation

II

目录

摘要.............................................................. I Abstract ............................................................ I I 第1章绪论 (1)

1.1 同轴—波导转换器的设计背景 (1)

1.2 国内外研究动态 (2)

1.3 论文的研究内容和创新 (3)

1.3.1 论文的研究目地和意义 (3)

1.3.2 论文的主要工作和创新 (3)

第2章同轴—波导转换器理论分析 (4)

2.1 同轴—波导转换器的介绍 (4)

2.2 同轴—波导转换器的原理 (4)

2.2.1 波导的设计原理 (4)

2.2.2 脊型波导器件的设计原理与优势 (10)

2.2.3 阶梯阻抗变换基本原理 (14)

2.3 同轴—波导转换器的性能参数介绍 (17)

2.3.1 输入驻波比 (17)

2.3.2 频率范围 (17)

2.3.3 插入损耗 (17)

2.3.4 S参数 (17)

2.3.5 电压驻波比 (18)

第3章同轴—波导转换器的仿真设计 (19)

3.1 HFSS 软件的介绍 (19)

3.2 设计指标 (20)

3.3 各类同轴—波导转换器的优化设计 (20)

3.3.1 普通同轴－波导转换器 (20)

3.3.2 宽带同轴－脊波导转换器 (24)

3.3.3 优化后的同轴－脊波导转换器 (26)

III