一种新型宽带波导魔T的设计

文 章 编 号 ：１６７３－８０８Ｘ（２０１３）０６—０４３５—０４
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａ ｎｅｗ ｂｒｏａｄｂａｎｄ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｍ ａｇｉｃ Ｔ
Ｚｈｏｕ Ｍ ｅｎｇ，Ｃａｏ Ｗ ｅｉｐｉｎｇ
（Ｓｃｌ￣ｏｌ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ ｉｎｇ，Ｇｕｉｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕｉｌｉｎ ５４１００４，Ｃｈｉｎａ）
１ 魔 Ｔ设 计
１．１ 设计 方法
设 计 的魔 Ｔ应 用 于 抛 物 面 天线 馈 源 ，该 魔 Ｔ 连 接前 端 ２个 正交 模耦 合器 ，用 于输 出 ２个正 交模耦 合 器 中相 同线 极化 信 号 的合 成 信 号 与 分集 信 号 。该 魔 Ｔ 根据 传统 魔 Ｔ 阻抗 匹 配 方 式 ，采 用 新 型 的 内嵌 匹 配结 构 ，即多 台阶金 属 圆 锥结 构 ，达 到 阻抗 匹配 的 目 的 。普通优 化方 法对 复 杂 的阶梯 金 属 圆锥结 构 优 化 收敛 速度非 常缓 慢 ，因此 ，选 择遗 传粒子 群优 化算 法 ， 根据传 统魔 Ｔ 匹配 结 构 与 能 量 传 导模 式 ，计算 多 台 阶 圆锥各个 参数 的大 概范 围 ，利 用粒子 群优 化算法 得
耦合 器 、环形 器 、功 分器 、正交 模耦 合器 以及 魔 Ｔ 等 波导 器件 被 广 泛应 用 于 通 信 系 统 与 雷 达 系 统 中。 魔 Ｔ作 为一 种 重 要 的波 导 器 件 ，一 般 应 用 于 探 测 目 标 运动 方 向与位 置 的单 脉 冲 跟 踪 系统 以及 大 功率 无 线通 信 天线设 备 ，用 于输 出集 合 与 分集 ２个 信 道 ，起 到 差分 器 的作 用 。各类 型 的波 导魔 Ｔ通 常 采 用 时域 有 限差 分法 或者 矩量法 进行 分析 与设 计口］。然 而 ，采 用 寻常 方法分 析 与设计 的魔 Ｔ通 常 只有 １Ｏ 左 右 的 窄 带宽 （以 在 波 导 端 口反 射 系数 一２Ｏ ｄＢ为 标 准 ）。 目前 ，遗 传粒 子群 优化算 法 被用 于优化 各种 电性 能参 数 ［２ｄ］，它结 合遗 传算 法与 微粒 子优 化算法 ，收 敛速 度 较传 统算 法更 快 ，适用 于设计 复杂 的 电磁结 构［４］。鉴 于此，提出一种新型宽带魔 Ｔ结构，利用遗传粒子群 算法 优化 各项 参 数 ，得 到该 结构 的最优 参数 。
第 ３３卷 第 ６期 ２０１３年 １２月
桂 林 电 子 科 技 大 学 学 报
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｇｕｌｌｌｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｖ０１．３３。Ｎｏ．６ Ｄ ｅｃ．２０１３
一 种 新 型 宽 带 波 导魔 Ｔ 的设 计
周 蒙 ，曹卫 平
收 藕 日期 ｔ ２０１３－０４—０３ 蕞 盒 项 目ｔ国家 自然 科 学 基 金 （６１０７１０１８） 通信作者 。曹卫平（１９７１一）．男 。湖南益阳人 ，教授．博 士。研究方 向为电小天线和微波与毫米波 电路 ．Ｅ－ｍａｉｌ，３５３４３７２５＠ｑｑ．ｃｏｍ 引文格式 。周蒙 。曹卫平．一种新型宽带波导魔 Ｔ 的设计口］．桂林电子科技大学学报 ，２０１３，３３（６）；４３５·４３８．
（桂 林 电子 科 技 大 学 信 息与 通 信 学 院 ，广 西 桂 林 ５４１００４）
摘 要 。为 了设计一种应用 于无线通信技术抛物 面天线馈源后 端宽带波 导魔 Ｔ，根据传统魔 Ｔ的匹配结构 ，在魔 Ｔ 内
腔偏置 中心位置放置 了一多 台阶金属圆锥 ，达到阻抗 匹配并提高该 魔 Ｔ带宽 的 目的，通过遗 传粒子群 优化算 法优化
多台阶圆锥的各项几何参数 。能快速得 到多台阶圆锥中大量参 数 的最 优数值 ．测 试结果表 明 ，优 化后魔 Ｔ的 ４个端
口反射系数在一２０ ｄＢ时带宽提高 了 ２Ｏ ，在 Ｃ波段具有优 良的表现 ．

关键词 。宽带魔 Ｔ；多 台阶圆锥 ｝遗传粒子群优化算法
中 圈 分 类 号 ：ＴＮ８２
文献 标 志 码 ；Ａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｄｅｓｉｇｎ ａ ｂｒｏａｄｂａｎｄ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｍａｇｉｃ Ｔ ｕｓｅｄ ｉｎ ｂａｃｋ ｅｎｄ ｏｆ ｐａｒａｂｏｌｉｃ ａｎｔｅｎｎａ ｆｅｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｍｍｕ— ｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ 。Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔＯ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｍａｇｉｃ Ｔ ｍａｔｃｈ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａ ｍｕｌｔｉ—ｓｔｅｐｐｅｄ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｃｏｎｅ ｉｓ ｐｌａｃｅｄ ｉｎ ｏｆｆ－ｃｅｎｔｅｒｅｄ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｇｉｃ Ｔ ｔＯ ｅｎｈａｎｃｅ ｔｈｅ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ｐｅｒｆｏｒｍ ａｎｃｅ ａｎｄ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｍａｔｃｈｉｎｇ． Ｔｈｅ ｍｕｌｔｉ－ ｓｔｅｐｐｅｄ ｃｏｎｅ ｉｓ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｂｙ ｇｅｎｅｔｉｃ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｗａｒｍ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｔＯ ｑｕｉｃｋｌｙ ｇｅｔ ａ Ｉａｒｇｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｏｐｔｉｍａｌ ｐａ－ ｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｕｌｔｉ－ｓｔｅｐｐｅｄ ｉ：ｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｃｏｎｅ．Ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ｆｏｒ ｆｏｕｒ ｐｏｒｔｓ ｏｆ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｍ ａｇｉｃ Ｔ ｉｓ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ２０ ａｔ一 ２Ｏ ｄＢ，ｉｔｓ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｓ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｉｎ￣ｂａｎｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｒｏａｄｂａｎｄ ｍａｇｉｃ Ｔｌ ｍｕｌｔｉ－ｓｔｅｐｐｅｄ ｃｏｎｅ；ｇｅｎｅｔｉｃ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｗａｒｍ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ