微波毫米波Project论文.docx

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1、正交混合网络的设计姓名：学号：学院：电子工程与光电技术学院指导老师：李兆龙正交混合网络的设计摘要随着通信技术的迅猛开展，微带定向耦合器作为微波、毫米波系统中的重要器件也得到了更大的关注。本文先介绍了343定向耦合器的研究背景，又通过将输入鼓励分解成偶模鼓励和奇模鼓励的叠加的偶一奇模分解技术从理论上分析了3”3定向耦合器的工作过程。通过AOS软件，对该正交混合网络结构进行原理图仿真，再生成幅员。调整原理图中的微带线参数，使得朋而皿M初中的仿真结果满足设计指标：回波损耗6%,完善隔离6%,以及在端口2和端口3处的3dB功率匹配的不平衡度dBo分别设计343定向耦合器在5.8GHZ低频和60Gz高频

2、上微带线结构，并对其进行优化,改善其性能指标。对于工作频率为5.8Gz的定向耦合器，得到如下性能指标：中心频率f0=5.85Gz；20dBreturnlossbandwidth为1639%；20dBisolationbandwidth为13.64%；AmplitudeimbalanceOAdBXdB,InsertionimbalanceOAdBXdBo对于工作频率为60G4z的定向耦合器，得到如下性能指标：中心频率60.04GHz；20dBreturnlossbaMwidfh为15.01%；20d8isolationbandwidth为14.31%；Amplitudeimbalance=0.8

3、76dB,Insertionimbalance=0.907x-rl.Line of symmclr /=OV= IlM PAArI- Pvv-I- 一L 竺 LWH.c- I令1 I 2 I8 Open-irctied sbs (2 separate 2-prts)l- 令I /128 Short-circuited stubs (2 scpa(c 2-portsfigured正交混合微带线分解为偶模和奇模：3)偶模(e);(b)奇模(o)因为鼓励的对称性和反对称性，四端口网络能分解为一组两个无耦合的二端口网络,如阚所示。因为这两个端口的输入波振幅为1/2,所以在正交混合微带线网络每个端口处的

4、振幅可表示为式中，仇。和几,是ye3所示二端口网络的偶模和奇模的反射系数和传输系数。奇模二端口网络的和，可通过将电路中的每个级联器件的ABCD矩阵相乘得到:1 O-J 172给出反射系数和传输系数为X =-J)同样，对于偶模可以得到0T亲+力可以得到如下结果:4=0（端口1是匹配的）员=B2 =（半功率，-90相移）-J=（半功率，T80相移） 24=0（无功率）结合上述表达式可得到理想正交混合微带线网络的散射参数为:SIIS12S3S4-OJIoFqI$21S22S23邑4一17001ISJ=$31S32S33S34100jS4iS42S43S44OljO三、仿真设计（一）Tcsk现在我们要

5、使用20/777/厚的RTduroid6m2介质作为底层材质，设计一个工作频率在5.8Gz的微带线结构。为了用Az）S仿真出符合指标的朋5三Wm结构，考虑先设计出原理图结构。在ADS中画出正交混合网络结构如下列图：MLlNTL1Subs(=M SubVW=25.0 mil - L=IOOOmIIMTEE ADS 1ee1 Subst=wMSubi W125.0ml W2=25.0mll - W3=5Q.0mil.MLIN,TL2Subst=M SubKW.=25.0.milL=100 0mllMTEE ADSTee2Subsf=MSubI-W1=25.0mllW2=25.0mll -W3=50

6、.0mil .MUN , , , , TL3 Subst=wMSubV . W =25.0 mil L=100 OnillMLINTL7 SUbSt= M SubTW,=25.0 milL=100.0 milMUN. 7L8Subst=eMSubT W= 25. OmH L= 100. OmllMLINTL4Subst=fcMSubT W=25,0rrtl - L=IOOOmiIMTEE,rADSMUNMTEE_ADSMLIN7ee4、，tl57ee3TL6SUbst= MSubTSubst= 1Sub14SUbst=MSUtrSUbSt=MSljbVW125.0mllW=25, Omil-

7、W 1=25 0 mHN=250mlW2-25.0 mil.- L= 100 Omil- - W,225.0 mil.L=IOOO mlI-W 3=50.0 milW 3=50.0 mil并设置介质参数:IISUBInstance Nse (nae(JMSublSelect ParameterH=20.0 mil Er=2.94 Mur=I Cond=l0E50 Hu=3.9e+034 mil T=0.08 mm TanD=0.0012 RoUgh=O mil20 OEqUatig Edi tor.Tune0pt/St&tDOE Setup.，Display parameter on sche

8、maticComponent Options.Substrate thicknessOKApplyCaricclRezet j I Help使用罗杰斯公司的RT/应iQd6002作为微带线的介质材料，通过查阅罗杰斯公司的官网，可以查阅到RT/dWd6002的参数：PropertyTypicalValueRTZduroid6002DirectionDielectricConstant,rProcess2.940.04Z121DieIectricConstant,rDesign2.94DissipationFactor,TAN0.0012Z为了求得正交混合网络各支臂的尺寸，利用ADS中的L%eCR

9、c功能：将所用介质的参数导入LineCalC中,并设置电参数：特性阻抗ZO为50,电长度处为90和结构参数：中心频率0为5.8GHz。ValuesveM)sistnt对其进行综合，可知对于上述参数条件，适宜的物理尺寸为：微带线的宽度W为47.896063加/,长度L为332.839764加/。同样对于特性阻抗为电，电长度夕d为2的微带线，同样可以综合得到适宜的物理尺寸为：微带线的宽度W为81.343701?，长度L为324.917323加/。将通过ADS的L力Ga/c得到的各支臂微带线的尺寸导入原理图中，并在正交混合网络的四个端口处接入负载。接入S参数仿真元件S-Q4K4M7E/?S,设置扫描

10、频率：FrequencySweepTypeLinear原理图如下:MSubMUNTLISiitaf-TU SubVW47 89WC3 EL332839764 miMTEEDS eiSUbSt V SubTW1479603MlW281 M3701 milW3=47 a96O63 milTU Subst=eMSubi: W 81.343701 m L=3249i7323fnilMTEE.APS Tee2 SubeMSub W181 343T01 ml W2-47 896063 mlW347.896061miS-PAR AMETE RSMSUB * * * M8ublfmlH=SmEHNUfEl产2

11、“Z=50 0Mur1 Cond1.CE5O Ho39e*034ml T00mm Tanooo012 Rough=O mil,MLMTL7Subst*MSub IW47 896063 mLW2 839764 mCZ)-MUNTL5 swtMs0)r W81.33701 milL324 917323 m点击仿真按钮，在弹出的窗口中绘制S(l,l),5(1,2),S(l,3),SQ4)曲线:从上图可以看出，仿真结果并不令人满意。于是，对电路图中各支臂的尺寸进行调节。当网络结构的2=298如7,支臂长度L=300m时，可得到S参数的曲线走向如下：4从上图中可以得到，中心频率fo=5.800GHZ20dBreturnlossbandwidth=AI=6125.51=10.52%5.800,oj.jj.j1I-I6.1105.510.o1120dBisolationbandwidth=10.33%Zo5.810AmplitudeimbalancedBInsertionimbalanceXdB将原理图中的负载TeGrOgd,S-PAWMETERS无效化,由原理图直接生成幅员，有: