Ku频段波导微带转换的设计与分析-论文

Ku频段波导微带转换的设计与分析-论文
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波导-微带转换电路设计

波导-微带转换电路设计 姓名:学号: 一、技术指标 1)工作频率:26.5~40GHz 2)输入/输出驻波比:<1.2 3)插入损耗:<1.0dB 二、理论分析 随着微波毫米波技术的飞速发展,微波集成电路在各个方面得到了广泛应用。在毫米波频段,主要的传输线有波导和平面传输线两种。随着平面传输媒介的研究发展,混合集成电路、单片集成电路应用的日趋广泛,微带电路已在越来越多的场合取代金属空波导,成为微波、毫米波电路的重要传输线。然而,目前许多毫米波测试系统和器件仍采用金属空波导。因此,如何实现低损耗的波导与微带线的转换就成了微波毫米波技术研究的重要内容。 目前常用的微带-波导探针过渡的方式有两种,都是将微带探针从波导宽边的中心插入,一种是介质面垂直与波导传输方向,称为H面探针,如图1所示,另一种介质面平行于波导传输方向,称为E面探针,如图2所示。 图1 H面探针图2 E面探针 微带探针转换是目前应用最为广泛的波导一微带过渡形式并且它有明显的优点。它的插人损耗低,回波损耗小,具有较大频宽,且其结构紧凑,加工方便,装卸容易。本文采用H面微带探针转换的结构。探针从波导宽面插入,并且探针平面与波导窄面垂直。微带过渡段我们采用渐变结构。通过优化探针插入深度d,微带变换器的长度1 s s,波导的微带插入处到波L,探针和微带变换器各自宽度,1 导短路处的距离L,得到满足指标的结果。

一、 设计过程: (1) 利用ADS 软件里的微带计算工具得出中心频率为33.5GHz 处的微带的宽 度0.77Sx mm =,如图3所示。 图3 50欧姆微带线宽 (2) 在HFSS 中建立仿真模型如图4所示,包括微带金属条,微带基板,以及 包围空气腔三部分。利用对称性以YZ 面为对称面切掉一半可以减少计算时间。 图4 仿真模型 (3) 设置三部分的材料属性,其中微带金属条为PEC ,微带基板为 Duriod5880(厚度0.254mm =,相对介电常数 2.2=)。包围空气

实验二矩形波导TE10的仿真设计与电磁场分析解读

] 实验二、矩形波导TE10的仿真设计与电磁场分析 一、实验目的: 1、熟悉HFSS软件的使用; 2、掌握导波场分析和求解方法,矩形波导TE10基本设计方法; 3、利用HFSS 软件进行电磁场分析,掌握导模场结构和管壁电流结构规律和特点。 二、预习要求 1、《 2、导波原理。 3、矩形波导TE10模式基本结构,及其基本电磁场分析和理论。 4、HFSS软件基本使用方法。 三、实验原理与参考电路 导波原理 3.1.1. 规则金属管内电磁波 对由均匀填充介质的金属波导管建立如图1 所示坐标系, 设z轴与波导的轴线相重合。由于波导的边界和尺寸沿轴向不变, 故称为规则金属波导。为了简化起见, 我们作如下假设: \ ①波导管内填充的介质是均匀、线性、各向同性的; ②波导管内无自由电荷和传导电流的存在; ③波导管内的场是时谐场。 图1 矩形波导结构 本节采用直角坐标系来分析,并假设波导是无限长的,且波是沿着z方向无衰减地传输,由电磁场理论, 对无源自由空间电场E和磁场H满足以下矢量亥姆霍茨方程: ` 式中β为波导轴向的波数,E0(x,y)和H0(x,y)分别为电场和磁场的复振幅,它仅是坐标x和y的函数。 以电场为例子,将上式代入亥姆霍兹方程 ,并在直角坐标内展开,即有 (,) (,) j z j z E E x y e H H x y e β β - - ?= ? ? = ?? 式1 220 E k E ?+=

2222 2 2222222222220 T c E E E E k E k E x y z E E E k E x y E k E β????+=+++?????=+-+??=?+=式2 k c 表示电磁波在与传播方向相垂直的平面上的波数,如果导波沿z 方向传播,则 k 为自由空间中同频率的电磁波的波数。 由麦克斯韦方程组的两个旋度式,很易找到场的横向分量和纵向分量的关系式。具体过程从略,这里仅给出结果: 《 从以上分析可得以下结论: ^ (1)场的横向分量即可由纵向分量; (2) 既满足上述方程又满足边界条件的解有许多, 每一个解对应一个波型也称之为模式,不同的模式具有不同的传输特性; (3)k c 是在特定边界条件下的特征值, 它是一个与导波系统横截面形状、 尺寸及传输模式有关的参量。 由于当相移常数β=0时, 意味着波导系统不再传播, 亦称为截止, 此时k c =k, 故将k c 称为截止波数。 对于横电模(Ez=0)和横磁模(Hz=0)上式分别可以简化为 TE 模或H 模 ~ TM 模或E 模 3.1.2 矩形波导中传输模式及其场分布 由于矩形波导的四壁都是导体,根据边界条件波导中不可能传输TEM 模,只能传输TE 或TM 模。 % 这里只分析TE 模(Ez=0) 对于TE 模只要解Hz 的波动方程。即 2222()() 4 ()()z z x c z z y c z z x c z z y c H E j E k y x H E j E k x y H E j H k x y H E j H k y x ωμβωμββωεβωε???=-+???? ???=-? ???????=-+???? ???=-+????式2222,,z z x y c c z z x y c c H H E j E j k y k x H H H j H j k y k y ωμωμωμωμ???=-=????? ???=-=???? 式522222 222T c E E E x y k k β????=+???? ?=-?其中 式3 222 c x y k k k =+2222,,z z x y c c z z x y c c E E H j H j k y k x E E E j E j k y k y ωεωεβωμ??? ==-???? ????=-=-???? 式622200 0220z z c z H H k H x y ??++=??式7

波导到微带转换电路 设计报告

波导到微带转换电路 学生姓名:学号: 单位:时间:2010年5月6日 一、技术指标: 请设计一只Ka波段波导到微带转换电路。其技术指标要求如下: 工作频率:26.5~40GHz 输入/输出驻波比:<1.2dB 插入损耗:<1.0dB 二、理论分析 目前常用的微带-波导探针过渡的方式有两种,都是将微带探针从波导宽边的中心插入,一种是介质面垂直与波导传输方向,称为H面探针,如图1所示,另一种介质面平行于波导传输方向,称为E面探针,如图2所示。本课题采用的是E面探针过渡,下面详细介绍本课题中的微带-波导过渡设计方法。 图1 H面探针图2 E面探针 微带—波导过渡的构成形式如图3所示,探针从波导宽边的中心插入,任一个沿探针方向具有非零电场的波导模将在探针上激励起电流。探针附近被激励起的高次模存储无功功率的局部场,使接头具有电抗性质。由于探针过渡具有容性电抗,一段具有感性电抗的高阻线被串联在探针过渡器后面,以消除容性电抗,然后利用四分之一阻抗变换器实现与混频电路内微带传输线的阻抗匹配。 对微带-波导过渡性能有较大影响的电路参数共5个,由表1列出。探针插入处波导开窗的大小对性能也有一定影响,在设计时可先将其确定。一般的原则是开窗越小越小越好,以形成截止波导。

探针距波导终端短路面的长度D我们取四分之波导波长,因为终端短路后,波导内形成驻波,波节间距离为二分之波导波长,取四分之波导波长的短路长度,可以保证探针在波导内处于最大电压,即电场最强的波腹位置,以达到尽量高的耦合效率。 探针长度探针宽度高阻线长度高阻线宽度波导短路面 距离 L1 w1 L2 w1 D 表1影响微带-波导过渡性能的参数 三、设计过程: 确定中心频率为大气窗口35GHz,频段为26.5GHz到40GHz。确定矩形波导尺寸、基板的材料和尺寸以及微带金属条带的初始尺寸并建立模型。此处采用WR-28标准矩形波导,尺寸为7.112mm*3.556mm,基板材料选用Rogers5880型基片,厚度为0.254mm,相对介电常数为2.2,微带金属条带厚度为0.035mm,由ADS中LineCalc 计算得中心频率35GHz处50欧姆微带线宽度为0.754mm。 通过设计矩形波导宽边开口的宽度和长度,使其达到将波导中的能量传播到微带线的要求,并抑制带内谐振,主要考虑到要对高次模进行抑制和衰减,开口不能过大,应该保证开口能够对高次模有20dB的衰减,通过仿真优化,观察gamma实部可确定其对高次模的衰减大小。最后确定开口宽2.5mm,高1mm,可以满足衰减而且具有良好的输入输出驻波比。 由于参考论文得到相应的初始值,用HFSS建立如图5所示的探针过渡仿真模型,然后对重要参数进行扫参优化。最终的参数结果:探针宽度w1为0.5 mm,探针长度L1为1.8 mm,高阻线宽度w2为0.3 mm,高阻线长度L2为0.1 mm,波导短路面至端口的距离D为8.6 mm。

园林景观设计毕业论文优秀

园林景观设计毕业论文 飞儿景观设计提供 居住区绿化是城市绿化的重要组成部分,最接近居民,与居民日常生活关系最为密切,它对提高居民生活环境质量,增进居民的身心健康至关重要。居住区的绿化水平,是体现城市现代化的一个重要标志。居住区绿地在城市园林绿地系统中分布最广,是普遍绿化的重要方面,是城市生态系统中重要的一环。随着城市现代化进程步伐的加快,居住区的绿化水平也应相应的提高,以更好地满足人们对环境质量的不同要求。因此,加强居住区绿化建设首要的任务是必须做好设计。提高设计水平应在尊重传统、尊重科学基础上摈弃原有落后的环境,着重注意生态及景观设计,才能使居住区绿化工作再上新台阶。下面从生态设计和景观设计来探讨设计的新思路。 1. 生态设计 居住区的绿化规划,必须以城市生态系统为基础,注重生态效益,以提高居民小区的环境质量,维护和保持城市的生态平衡。开阳县地处贵州省中部,位于云贵高原东侧梯状斜坡黔中隆起地带,总的地势特征是西南高,东北低,由西南向东北倾斜。地势起伏大,最高海拔1705.2米,最低海拔506.5米,山高谷深,沟壑纵横,切割剧烈,形成了开阳气候的多样性。年均气温12.8℃,极端最高气温35.4℃,极端最低气温-10.1℃,年均雨量1258.8毫米。总之,开阳气候温和,雨量充沛,冬无严寒,夏无酷暑,适宜于多种园林植物生长和繁衍。因此,根据开阳县生态现状,结合我县“打造山水园林城市”的主题,运用生态学原理对开阳县居住区绿地设计是我们面临的一个新问题。

1.1研究和学习生态园林观点是搞好开阳县居住区绿化设计的先决条件 生态园林是根据植物共生、循环、生态位、竞争、植物种群生态学、植物他感作用等生态学原理,因地制宜地将乔木、灌木、藤本、草本植物相互配置在一个群落中,有层次、厚度、色彩,使具有不同生物特性的植物各得其所,从而充分利用阳光、空气、土地、肥力,实行集约经营,构成一个和谐、有序、稳定、壮观而能长期共存的复层混交的立体植物群落,使我们的居住区绿化发挥更好的生态效益。 1.2努力提高开阳县居住区绿化的绿地率和绿视率 在居住区内不透水的部分(道路、建筑广场)比例较大,而绿地面积已经很少,设计时,应合理分配园林各要素,(植物、道路、建筑、山石、水体)的比例关系,重点突出植物造景,同时充分运用植物覆盖所有可以覆盖的黄土,努力提高单位面积的绿地率和绿视率。如同样是道路地坪,石板嵌草道路要比纯铺装的道路地坪好。同样是景墙透空,栽植攀援植物景墙要比无攀援植物透空景墙更能发挥生态效益。同样是休息、绿化功能的建筑小品,花架要比亭子更能提高绿视率。 1.3努力提高开阳县居住区绿地单位面积的叶面积系数 叶面积系数=叶面积/单位面积。园林绿地中的物流和能流数量的大小决定园林绿地生态效益大小的最具实质性的因素,改善植物的空间分布状况,是提高绿化水平的有效途径。运用生态园林原理,设计多层结构,乔木下加栽耐荫的灌木和地被植物,构成复层混交的人工植物群落以得到最大的叶面积总和。 1.4努力提高物质、能量的循环 生态园林是良性循环的园林,应用生态经济学原理,在多层次人工植物群落中,通过植物与微生物之间的代谢作用,实现无废物循环生产。在人工植物群落

矩形波导模式和场结构分析毕业设计论文

毕业设计(论文)题目:矩形波导模式和场结构分析

目录 第一章绪论 (1) 1.1 选题背景及意义 (3) 1.2 国内外研究概况及发展趋势 (3) 1.3 本课题研究目标及主要内容 (4) 1.4 本章小结 (6) 第二章矩形波导的基本原理 (7) 2.1 导波的一般分析 (7) 2.1.1规则矩形波导内的电磁波 (7) 2.1.2波导传输的一般特性 (8) 2.2 矩形波导的分析 (8) 2.2.1矩形波导电磁场解 (8) 2.2.2矩形波导中的波型及截止波长 (11) 2.3 本章小结 (12) 第三章矩形波导的设计 (13) 3.1 创建矩形波导模型 (13) 3.2 求解设置 (20) 3.3 设计检查和运行仿真 (22) 3.3.1设计检查 (22) 3.3.2运行仿真分析 (23) 3.4 本章小结 (24) 第四章HFSS仿真结果及其分析 (25) 4.1 HFSS软件仿真原理 .............................. 错误!未定义书签。 4.2 HFSS仿真实现 (26) 4.3 仿真结果分析 (32) 4.4 本章小结....................................... 错误!未定义书签。第五章小结与展望 .. (33) 5.1 工作总结 (33) 5.2 工作展望 (33) 参考文献 (33) 致谢 (35) 附录 A 常用贝塞尔函数公式错误!未定义书签。

矩形波导模式和场结构分析 第一章 绪论 1.1选题背景及意义 矩形波导(circular waveguide)简称为矩波导,是截面形状为矩形的长方形的金属管。若将同轴线的内导线抽走,则在一定条件下,由外导体所包围的矩形空间也能传输电磁能量,这就是矩形波导。矩波导加工方便,具有损耗小和双极化特性,常用于要求双极化模的天线的馈线中,也广泛用作各种谐振腔、波长计,是一种较常用的规则金属波导。 矩波导有两类传输模式,即TM 模和TE 模。其中主要有三种常用模式,分别是主模TE 11模、矩对称TM 01模、低损耗的TE 01模。在不同工作模式下,截止波长、传输特性以及场分布不尽相同,同时,各种工作模式的用途也不相同。导模的场描述了电磁波在波导中的传输状态,可以通过电力线的疏密来表示场得强与弱。 本毕业课题是分析矩形波导中存在的模式、各种模式的场结构和传播特性,着重讨论11TE 、01TE 和01TM 三个常用模式,并利用MATLAB 和三维高频电磁仿真软件HFSS 可视化波导中11TE 、01TE 和01TM 三种模式电场和磁场波结构。 1.2国内外研究概况及发展趋势 由于电磁场是以场的形态存在的物质,具有独特的研究方法,采取重叠的研究方法是其重要的特点,即只有理论分析、测量、计算机模拟的结果相互佐证,才可以认为是获得了正确可信的结论。时域有限差分法就是实现直接对电磁工程问题进行计算机模拟的基本方法。在近年的研究电磁问题中,许多学者对时域脉冲源的传播和响应进行了大量的研究,主要是描述物体在瞬态电磁源作用下的理论。另外,对于物体的电特性,理论上具有几乎所有的频率成分,但实际上,只有有限的频带内的频率成分在区主要作用。 英国物理学家汤姆逊(电子的发现者) 在1893 年发表了一本论述麦克斯韦电磁理论的书,肯定了矩金属壁管子(即矩波导) 传输电磁波的可实现性, 预言波长可与矩柱直径相比拟, 这就是微波。他预言的矩波导传输, 直到1936 年才实现。汤姆逊成为历史上第一位预言波导的科学家。这证明科学预言可以大大早于技术的发展, 同时也表明了应用数学的威力。英国物理学家瑞利在1897 年发表了论文, 讨论矩形截面和矩形截面“空柱”中的电磁振动, 它们对应后来的矩形波导和矩波导, 并引进了截止波长的概念。瑞利得到了矩形波导中主模的场方程组,这是雷达中最常用的模式,

Ka波段波导-微带转换电路

Ka 波段波导-微带转换电路 摘 要:本文在了解矩形波导、微带线的传输理论及分析了Ka 波段波导-微带转换电路的特性后,利用HFSS 仿真软件对它进行仿真并优化,设计出了Ka 波段波导-微带转换电路。满足实验要求:在Ka 频段26.5GHz~40GHz 内的输入/输出驻波比≤1.2,插入损耗≤1.0dB 。 关键词:Ka 波段,微带线,矩形波导,HFSS ,转换电路 Abstract :After the understanding about the transmission theory of rectangular waveguide and micro-strip line and the analysis of the speciality of Ka-band waveguide micro-strip transform circuit, this paper will design the Ka-band waveguide micro-strip transform circuit by the simulation and optimization of HFSS. It meets the requirements: the input/output standing wave ratio is 1.2 within the Ka frequency range 26.5GHz~40GHz and the insertion loss is 1.0dB. Key word :Ka-band ,Micro-strip, Waveguide, HFSS , Transform circuit 1. 引言 波导-微带转换电路是各种雷达、通讯、电子对抗等系统中最重要的一种无源转接过渡,又是各系统的重要组成部分,它性能的好坏直接影响系统的性能。随着微波集成电路的发展,微带线又是微波、低频段毫米波电路的主要传输线,而实现波导-微带的过渡就成了人们日益关注的问题。本文分析了Ka 波段波导-微带探针转换的微波特性,设计了宽频带Ka 波段波导—微带转换器,并用HFSS 软件对它进行仿真分析和验证,其仿真结果达到理想中的预期值。 2. 特性分析及设计思路 2.1 矩形波导的传输理论 在矩形波导中最低次模是10TE 模,它的各场表达式为: ()y 10=sin j t z a E j H x e a ωβωμππ-??- ??? ()y 10=s i n j t z a H j H x e a ωββππ-?? ??? ( )z 10=cos j t z H H x e a ωβπ-?? ??? 0x y y E E H === (1) 由22c k ωμε=决定的频率称为截止频率,用c f 表示;相应的波长称为截至波长,用c λ表示。对于矩形波导中的10TE 模,求得其截至波长为:

园林景观设计毕业论文

园林景观设计毕业论文 简介:居住区绿化是城市绿化的重要组成部分,最接近居民,与居民日常生活关系最为密切,它对提高居民生活环境质量,增进居民的身心健康至关重要。居住区的绿化水平,是体现城市现代化的一个重要标志。居住区绿地在城市园林绿地系统中分布最广,是普遍绿化的重要方面,是城市生态系统中重要的一环。随着城市现代化进程步伐的加快,居住区的绿化水平也应相应的提高,以更好地满足人们对环境质量的不同要求。因此,加强居住区绿化建设首要的任务是必须做好设计。提高设计水平应在尊重传统、尊重科学基础上摈弃原有落后的环境,着重注意生态及景观设计,才能使居住区绿化工作再上新台阶。下面从生态设计和景观设计来探讨设计的新思路。 关键字:园林,景观设计,毕业,论文 居住区绿化是城市绿化的重要组成部分,最接近居民,与居民日常生活关系最为密切,它对提高居民生活环境质量,增进居民的身心健康至关重要。居住区的绿化水平,是体现城市现代化的一个重要标志。居住区绿地在城市园林绿地系统中分布最广,是普遍绿化的重要方面,是城市生态系统中重要的一环。随着城市现代化进程步伐的加快,居住区的绿化水平也应相应的提高,以更好地满足人们对环境质量的不同要求。因此,加强居住区绿化建设首要的任务是必须做好设计。提高设计水平应在尊重传统、尊重科学基础上摈弃原有落后的环境,着重注意生态及景观设计,才能使居住区绿化工作再上新台阶。下面从生态设计和景观设计来探讨设计的新思路。

1. 生态设计 居住区的绿化规划,必须以城市生态系统为基础,注重生态效益,以提高居民小区的环境质量,维护和保持城市的生态平衡。开阳县地处贵州省中部,位于云贵高原东侧梯状斜坡黔中隆起地带,总的地势特征是西南高,东北低,由西南向东北倾斜。地势起伏大,最高海拔1705.2米,最低海拔506.5米,山高谷深,沟壑纵横,切割剧烈,形成了开阳气候的多样性。年均气温12.8℃,极端最高气温35.4℃,极端最低气温-10.1℃,年均雨量1258.8毫米。总之,开阳气候温和,雨量充沛,冬无严寒,夏无酷暑,适宜于多种园林植物生长和繁衍。因此,根据开阳县生态现状,结合我县“打造山水园林城市”的主题,运用生态学原理对开阳县居住区绿地设计是我们面临的一个新问题。 1.1研究和学习生态园林观点是搞好开阳县居住区绿化设计的先决条件 生态园林是根据植物共生、循环、生态位、竞争、植物种群生态学、植物他感作用等生态学原理,因地制宜地将乔木、灌木、藤本、草本植物相互配置在一个群落中,有层次、厚度、色彩,使具有不同生物特性的植物各得其所,从而充分利用阳光、空气、土地、肥力,实行集约经营,构成一个和谐、有序、稳定、壮观而能长期共存的复层混交的立体植物群落,使我们的居住区绿化发挥更好的生态效益。 1.2努力提高开阳县居住区绿化的绿地率和绿视率 在居住区内不透水的部分(道路、建筑广场)比例较大,而绿地面积已经很少,设计时,应合理分配园林各要素,(植物、道路、建筑、

矩形波导的设计讲解

矩形波导模式和场结构分析 第一章 绪论 1.1选题背景及意义 矩形波导(circular waveguide)简称为矩波导,是截面形状为矩形的长方形的金属管。若将同轴线的内导线抽走,则在一定条件下,由外导体所包围的矩形空间也能传输电磁能量,这就是矩形波导。矩波导加工方便,具有损耗小和双极化特性,常用于要求双极化模的天线的馈线中,也广泛用作各种谐振腔、波长计,是一种较常用的规则金属波导。 矩波导有两类传输模式,即TM 模和TE 模。其中主要有三种常用模式,分别是主模TE 11模、矩对称TM 01模、低损耗的TE 01模。在不同工作模式下,截止波长、传输特性以及场分布不尽相同,同时,各种工作模式的用途也不相同。导模的场描述了电磁波在波导中的传输状态,可以通过电力线的疏密来表示场得强与弱。 本毕业课题是分析矩形波导中存在的模式、各种模式的场结构和传播特性,着重讨论11TE 、01TE 和01TM 三个常用模式,并利用MATLAB 和三维高频电磁仿真软件HFSS 可视化波导中11TE 、01TE 和01TM 三种模式电场和磁场波结构。 1.2国内外研究概况及发展趋势 由于电磁场是以场的形态存在的物质,具有独特的研究方法,采取重叠的研究方法是其重要的特点,即只有理论分析、测量、计算机模拟的结果相互佐证,才可以认为是获得了正确可信的结论。时域有限差分法就是实现直接对电磁工程问题进行计算机模拟的基本方法。在近年的研究电磁问题中,许多学者对时域脉冲源的传播和响应进行了大量的研究,主要是描述物体在瞬态电磁源作用下的理论。另外,对于物体的电特性,理论上具有几乎所有的频率成分,但实际上,只有有限的频带内的频率成分在区主要作用。 英国物理学家汤姆逊(电子的发现者) 在1893 年发表了一本论述麦克斯韦电磁理论的书,肯定了矩金属壁管子(即矩波导) 传输电磁波的可实现性, 预言波长可与矩柱直径相比拟, 这就是微波。他预言的矩波导传输, 直到1936 年才实现。汤姆逊成为历史上第一位预言波导的科学家。这证明科学预言可以大大早于技术的发展, 同时也表明了应用数学的威力。英国物理学家瑞利在1897 年发表了论文, 讨论矩形截面和矩形截面“空柱”中的电磁振动, 它们对应后来的矩形波导和矩波导, 并引进了

实验二、 矩形波导TE10的仿真设计与电磁场分析

实验二、矩形波导TE 10的仿真设计与电磁场分析 一、实验目的: 1、 熟悉HFSS 软件的使用; 2、 掌握导波场分析和求解方法,矩形波导TE 10基本设计方法; 3、 利用HFSS 软件进行电磁场分析,掌握导模场结构和管壁电流结构规律和特点。 二、预习要求 1、 导波原理。 2、 矩形波导TE 10模式基本结构,及其基本电磁场分析和理论。 3、 HFSS 软件基本使用方法。 三、实验原理与参考电路 3.1导波原理 3.1.1. 规则金属管内电磁波 对由均匀填充介质的金属波导管建立如图1 所示坐标系, 设z 轴与波导的轴线相重合。由于波导的边界和尺寸沿轴向不变, 故称为规则金属波导。为了简化起见, 我们作如下假设: ① 波导管内填充的介质是均匀、 线性、 各向同性的; ② 波导管内无自由电荷和传导电流的存在; ③ 波导管内的场是时谐场。 图1 矩形波导结构 本节采用直角坐标系来分析,并假设波导是无限长的,且波是沿着z 方向无衰减地传输,由电磁场理论, 对无源自由空间电场E 和磁场H 满足以下矢量亥姆霍茨方程: 式中β为波导轴向的波数,E 0(x,y)和H 0(x,y)分别为电场和磁场的复振幅,它仅是坐标x 和y 的函数。 以电场为例子,将上式代入亥姆霍兹方程 ,并在直角坐标内展开,即有 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2222 222 2 T c E E E E k E k E x y z E E E k E x y E k E β????+= + + +?????= + -+??=?+=式2 k c 表示电磁波在与传播方向相垂直的平面上的波数,如果导波沿z 方向传播,则 k 为自由空间中同频率的电磁波的波数。 由麦克斯韦方程组的两个旋度式,很易找到场的横向分量和纵向分量的关系式。具体过程从略,这里 00(,)(,)j z j z E E x y e H H x y e ββ--?=??=?? 式12 20E k E ?+=22 222 2 22T c E E E x y k k β ????=+???? ?=-?其中 式3 222 c x y k k k =+

毫米波微带波导过渡设计

毫米波微带波导过渡设计 喻梦霞 徐 军 薛良金 (电子科技大学物理电子学院,四川,成都,610054) 摘要 利用高频分析软件HFSS仿真分析了K a频段对脊鳍线微带波导过渡结构.将仿真结果对影响过渡性能的几个因素进行了分析,得出了可供工程应用参考的设计曲线,并根据曲线设计了微带波导过渡,在整个K a频段内,插入损耗小于1dB.实验结果与设计曲线结果相符. 关键词 毫米波,过渡,HFSS仿真,对脊鳍线. MI LLIMETE D WAVE WAVEGUIDE2TO2MICR OSTRIP TRANSITION DESIGN Y U Meng2X ia X U Jun X UE Liang2Jin (C ollege of Physical E lectronics,The University of E lectronic Science and T echnology of China, Chengdu,S ichuan610054,China) Abstract A K a2band antipodal finline waveguide2to2microstrip transition was analyzed and simulated by HFSS s oftware.The sev2 eral factors of simulation result for affecting per formance of transition are analyzed,and a design curve of transition available for project application is obtained.Based on the curve,the waveguide2to2microstrip transition is designed.The insertion loss of transi2 tion is below1dB in the K a2band.Experimental results coincide well with the design curve. K ey w ords millimterwave,transition,HFSS simulation,antipodal finline. 引言 随着毫米波技术在无线通讯和雷达系统中应用的不断增多,低成本、高可靠性的毫米波单片集成电路(M MIC)的使用也日趋广泛.在使用M MIC的毫米波接收系统中,对各个M MIC之间的连接采用的是微带线.而现有的毫米波测试系统采用的是矩形波导接口,这就要求在使用M MIC的系统中寻找一种低成本、低损耗、易制造的宽带矩形波导到微带过渡.目前常用的过渡结构有:阶梯脊波导过渡[1]、对脊鳍线过渡[2~4]、耦合探针过渡[5,6]等.这些过渡结构带宽较宽(在10~20%的带宽内回波损耗在15dB 以下),插入损耗小.其中阶梯脊波导过渡加工复杂,耦合探针过渡因波导出口方向与电路平行,使其不满足很多系统结构的要求,而对脊鳍线过渡,因其可以采用微波印制版技术制作在价廉的软基片上,现在已成为一种普遍运用的过渡结构. 最初由J.H.C.van Heuven[2]提出的对脊鳍线过渡,经M.Dydyk、B.D.M oore[3]、G.E.P onchak和Alan N.D owney[4]等人的不断完善和发展,现已可获得较宽的工作带宽.但是由于这种结构形式的过渡要产生一系数的谐振模式,如果某一谐振频率正好落入与其相连的器件的工作带宽,就可能使其对器件产生偶合,从而影响器件的性能.这就使得其设计变得复杂,因而妨碍了它的应用.为此,本文通过高频分析软件HFSS对引起过渡谐振的几个参数进行了分析,得出了可供工程应用参考的设计曲线以满足工程设计的应用. 1 过渡物理模型分析 本文采用了由G eorge E.P onchak和Alan N. D owney提出的过渡结构.在这个由波导到微带的过渡结构中,对脊鳍线的2个金属鳍逐渐渐变成微带线.制作在基片正反面的渐变鳍线构成了一圆弧形谐振区,谐振区内的金属块是用来抑制谐振的(如图1所示).过渡长度L,谐振区长度X及谐振块与金 第22卷第6期2003年12月红外与毫米波学报 J.In frared Millim.Waves V ol.22,N o.6 December,2003 稿件收到日期2002209209,修改稿收到日期2003202224Received2002209209,revised2003202224

微带-波导转换教材

波导-微带转换电路 刘云生 201222040512 设计目的: 设计一只Ka波段波导到微带转换电路。其技术指标要求如下: 工作频率:26.5~40GHz 输入/输出驻波比:<1.2 插入损耗:<1.0dB 一、设计思路 微带探针转换是目前应用最为广泛的波导-微带过渡形式并且它有明显的优点。它的插人损耗低,回波损耗小,具有较大频宽,且其结构紧凑,加工方便,装卸容易。 图1和图2中所示为常用微带探针转换结构图,我们采用H面微带探针转换的结构。探针从波导宽面插入,并且探针平面与波导窄面垂直。微带过渡段我们采用渐变结构。通过优化探针插入深度d,微带变换器的长度1L,探针和微带变换器各自宽度,1 s s,波导的微带插入处到波导短路处的距离L,得到满足指标的结果。

图1 H面微带探针转换结构图 图2 E面微带探针转换结构图 二、设计过程: (1)利用ADS软件里的微带计算工具得出中心频率为33.5GHz处的微带的宽度0.77 ,如图3所示。 Sx mm 图3 50欧姆微带线宽 (2)在HFSS中建立仿真模型如图4所示,包括微带金属条,微带

基板,以及包围空气腔三部分。利用对称性以YZ面为对称面切掉一半可以减少计算时间。 图4 仿真模型 (3)设置三部分的材料属性,其中微带金属条为PEC,微带基板为Duriod5880(厚度0.254mm =)。包围空气 =,相对介电常数 2.2 腔设为真空(默认)。 (4)设置波端口1,2。都为1个模式,如图5。 图5 波端口1 波端口2 (5)设置边界条件如图6。其中微带被包围空气腔的上面设置辐射边界,对称YZ面设置为Prefect H面。

园林景观设计毕业论文---居住区

园林景观设计毕业论文 居住区绿化是城市绿化的重要组成部分,最接近居民,与居民日常生活关系最为密切,它对提高居民生活环境质量,增进居民的身心健康至关重要。居住区的绿化水平,是体现城市现代化的一个重要标志。居住区绿地在城市园林绿地系统中分布最广,是普遍绿化的重要方面,是城市生态系统中重要的一环。随着城市现代化进程步伐的加快,居住区的绿化水平也应相应的提高,以更好地满足人们对环境质量的不同要求。因此,加强居住区绿化建设首要的任务是必须做好设计。提高设计水平应在尊重传统、尊重科学基础上摈弃原有落后的环境,着重注意生态及景观设计,才能使居住区绿化工作再上新台阶。下面从生态设计和景观设计来探讨设计的新思路。 1. 生态设计 居住区的绿化规划,必须以城市生态系统为基础,注重生态效益,以提高居民小区的环境质量,维护和保持城市的生态平衡。开阳县地处省中部,位于云贵高原东侧梯状斜坡黔中隆起地带,总的地势特征是西南高,东北低,由西南向东北倾斜。地势起伏大,最高海拔1705.2米,最低海拔506.5米,山高谷深,沟壑纵横,切割剧烈,形成了开阳气候的多样性。年均气温12.8℃,极端最高气温35.4℃,极端最低气温-10.1℃,年均雨量1258.8毫米。总之,开阳气候温和,雨量充沛,冬无严寒,夏无酷暑,适宜于多种园林植物生长和繁衍。因此,

根据开阳县生态现状,结合我县“打造山水园林城市”的主题,运用生态学原理对开阳县居住区绿地设计是我们面临的一个新问题。 1.1研究和学习生态园林观点是搞好开阳县居住区绿化设计的先决条件 生态园林是根据植物共生、循环、生态位、竞争、植物种群生态学、植物他感作用等生态学原理,因地制宜地将乔木、灌木、藤本、草本植物相互配置在一个群落中,有层次、厚度、色彩,使具有不同生物特性的植物各得其所,从而充分利用、空气、土地、肥力,实行集约经营,构成一个和谐、有序、稳定、壮观而能长期共存的复层混交的立体植物群落,使我们的居住区绿化发挥更好的生态效益。 1.2努力提高开阳县居住区绿化的绿地率和绿视率 在居住区不透水的部分(道路、建筑广场)比例较大,而绿地面积已经很少,设计时,应合理分配园林各要素,(植物、道路、建筑、山石、水体)的比例关系,重点突出植物造景,同时充分运用植物覆盖所有可以覆盖的黄土,努力提高单位面积的绿地率和绿视率。如同样是道路地坪,石板嵌草道路要比纯铺装的道路地坪好。同样是景墙透空,栽植攀援植物景墙要比无攀援植物透空景墙更能发挥生态效益。同样是休息、绿化功能的建筑小品,花架要比亭子更能提高绿视率。 1.3努力提高开阳县居住区绿地单位面积的叶面积系数 叶面积系数=叶面积/单位面积。园林绿地中的物流和能流数量的大小决定园林绿地生态效益大小的最具实质性的因素,改善植物的空间分布状况,是提高绿化水平的有效途径。运用生态园林原理,设计多

8_18GHz同轴_波导转换器的分析与设计

第24卷增刊微波学报 V ol.24 Supplement 2008年10月 JOURNAL OF MICROW A VES Oct. 2008 8-18GHz同轴-波导转换器的分析与设计 魏振华田立松冯旭东尹家贤胡粲彬 (国防科学技术大学电子科学与工程学院一系,长沙410073) 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。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1.22,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 Analysis and Design on 8-18GHz Coaxial-Waveguide Transition WEI Zhen-hua, TIAN Li-song, FENG Xu-dong, YIN Jia-xian,HU Can-bin ( College of Electronic Science and Engineering, NUDT,Changsha 410073, China ) 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 8-18 GHz 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 performance of coaxial-waveguide converter is highly-advanced. 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 1.22 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 引言 同轴波导转换器在微波系统中应用非常广泛,是雷达设备、精确制导和微波测试电路中的重要无源连接器件。其设计的基本要求是:低驻波、低插入损耗。 同轴波导转换器的相对带宽比较小,驻波小于1.1时最多可以达到10%的带宽[1];在同轴腔体内设置周期性光带隙(PBG)的内导体介质支撑垫、矩形波导内设置阶梯阻抗变换,这种设计方法在25-40GHz的带宽内驻波小于1.25,但相对带宽只有46%[2];利用波导阶梯变换,在714-2500MHz的带宽内驻波小于1.74,但是驻波小于1.22的带宽范围只有其中的850-1150 MHz[3]。但是以上两种设计在超过倍频程的带宽时产生的高次模会比较大,影响传输性能。 本文所设计的8-18GHz的超宽带同轴波导转换器,工作频带超过倍频程,相对带宽达到72%,设计要求频带内驻波小于 1.22(即回波反射小于-20dB),而且要求频带内高次模非常小。同轴电缆采用常用的外半径为2mm,内半径为0.6mm,介电常数为2.08的标准50Ω同轴电缆。 1 理论分析 矩形波导中插入了探针,并在宽壁上开孔,这在波导同轴转换处引入了电抗,造成波的反射,使 *收稿日期:2008-04-06

微带--波导转换Waveguide-to-Microstrip

Narrow Band Ridge Waveguide-to-Microstrip Transition for Low Noise Amplifier at Ku-Band Zahid Yaqoob Malik, Abdul Mueed, Muhammad Imran Nawaz Centre for Wireless Communication National Engineering and Scientific Commision Abstract- A compact Ku-band waveguide-to-microstrip transition integrated with low noise amplifier is designed. It acts as an interconnect between waveguide antenna and RF receiver modules. The transition design consists of standard waveguide WR62, a cavity for the low noise amplifier and a solid transformer section in the form of a staircase called ridge. The ridge is fixed in the bottom wall of a waveguide with the help of a screw. The centre conductor of a coaxial connector is brought near this transformer but doesn’t touch the transformer; these elements together with the back of the staircase and an adjacent portion of the bottom wall define a magnetic field coupling loop. This design methodology gives us narrow bandwidth of 500MHz at Ku-band and hence eliminates the need for a filter in receiver section for specific applications. I.I NTRODUCTION Lower loss of waveguide at higher frequencies above X band is advantageous as compared to the coaxial line. At higher frequencies, waveguide-to-microstrip transitions replace waveguide to coaxial transitions to act as interconnects between modules and antennas. These transitions can be also be made to operate at Millimeter wave bands. Waveguide is made from a single conductor which usually propagates a dominant TE mode, having a cutoff frequency below which the waveguide is highly attenuative.Most of the transitions are designed to operate within the frequency band of dominant mode propagation only. As compared with coaxial line, waveguide modes have impedance characteristics that tend to make transition design more challenging. The impedance of each of waveguide modes changes with frequency. In addition, the impedances of standard waveguides are much greater than 50 ohms, typically a few hundred ohms. Consequently, the bandwidth for most waveguide-to- microstrip transitions rarely reaches the full dominant mode bandwidth [1]. Microstrip-to-waveguide transitions have been widely used in testing and evaluating millimeter-wave hybrid and monolithic integrated circuits and combining integrated circuits with waveguide components [2]. The present transition relates to a ridge waveguide-to-microstrip line transition for an amplifier which uses a field effect transistor (FET) or the like. Generally, a waveguide-to-coaxial line transition or a waveguide-to-microstrip line transition is employed to supply an FET with a microwave signal coming in through antenna [5]. The transition apparatus may off-course utilize the magnetic field associated with the electromagnetic wave energy propagating in the waveguide. If the inner conductor of the coaxial transmission line is utilized as a probe to couple to this magnetic field, then the longitudinal axis of the coaxial line may be aligned with the propagating axis of the waveguide. With such an orientation of axes, the overall structure requires less space than those depending upon electric field coupling [6]. This transition provides a simplified and compact structure for waveguide-to-coaxial transmission line. This transition consists of three main subassemblies. The first part is a standard Ku-band waveguide WR62. The second part is impedance transforming section which is mounted in the WR62 waveguide with the help of a screw, the third part is the low noise amplifier cavity having the centre pin of coaxial transmission line. This pin is brought close to the staircase transformer to a side with the waveguide on one end and other end is connected to the alumina substrate used for the low noise amplifier in the cavity. Rest of the paper is organized as follows. The design of the ridge is discussed in section II. Section III discusses simulation work. In section IV, manufacturing details and test results are presented. The work is concluded in section V. II.D ESIGN OF THE R IDGE Impedance Matching Section is designed to match the higher impedance of a waveguide section to a coaxial line, the general practice is to decrease the narrow dimension of the waveguide, that is, the distance between the broadwalls of a rectangular waveguide in a series of steps so as to arrive at an internal dimension that achieves an acceptable impedance match with a satisfactory voltage standing wave ratio (VSWR). The impedance matching transformer (ridge) consists of five quarter wave sections as shown in figure 1. These sections take the form of a staircase of individual steps. The heights of the steps which are generally unequal are chosen in accordance with a set of numerical coefficients referred to as Techbyscheff coefficients [3]. The distance AB between the cavity wall and the end face of the first step is between 0.01 λ and 0.1 λLNA cavity is approximately one quarter of a wavelength. The width of each step is generally between one third and one the first transformer section. This impedance level is dependent

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