Ku 波段同轴波导转换器的设计
小议Ku波段正交模耦合器的工程设计
小议Ku波段正交模耦合器的工程设计作者：武永来源：《市场周刊·市场版》2017年第19期摘要：本文研制了一种Ku波段高隔离度波导正交模耦合器。
该正交模耦合器与常规正交模耦合器不同之处在于垂直极化端口变为同轴接口输出，这样可以减小系统的装配体积，便于系统集成。
文中使用了HFSS软件仿真了结构模型，并实际加工了实物。
实测表明该转换器能够覆盖的频率范围是10.7GHz-12.75GHz和13.75GHz-14.5GHz，隔离度最小值在51dB，插入损耗0.15dB以内，驻波1.2。
在该频率范围内具有隔离度高、驻波好、插损小、便于系统安装等特点。
关键词：高隔离度；同轴端口；正交模；宽带一、引言波导正交模耦合器是卫星通信系统、雷达系统、射电天文方面不可或缺的射频前端关键部件之一。
它指标的好坏直接影响系统的性能。
正交模耦合器的作用是分离或合成波导内的两个正交模式，而且两个模式同时工作时它们相互之间的隔离度非常高。
在系统中，高隔离度使得发射信号对接收信号之间的干扰相对较小，对提高系统的通信质量有很大的作用。
本文介绍的这种正交模耦合器，它的公共端口是圆波导口，水平极化的端口是WR75的波导口，主要工作频率范围在10.7GHz-12.75GHz，垂直极化的端口由同轴接口取代，其主要工作频率范围是13.75GHz-14.5GHz.整个结构分为两个部分，水平极化部分和垂直极化部分，为了使加工的结构简单，这两部分各自分开加工，将水平部分的结构从总体结构中分离，降低加工难度和加工成本。
最后组合装配好焊接成为一体，整体性能良好。
二、结构设计本文设计的波导正交模耦合器主要结构由这几个部分组成，公共圆波导腔、水平极化阶梯过渡方波导（WR75）、垂直极化部分的阶梯阻抗变换节以及波导到同轴接头的转换等。
这几个部分共同构成了整个的波导正交模耦合器。
其中，在垂直极化部分的阶梯阻抗变换节设计中，充分考虑了加工的难易程度，把阻抗变换的波导进行了较大的圆角处理，使得加工能够顺利进行，同时也考虑到水平极化的耦合孔的加工难度，在设计中尽可能的把孔的尺寸作调整，把孔四个角的圆角能够最大化的处理。
Ku波段带通滤波器的设计与实现
3 结束语
通过测试曲线可以看出 ,这种梳状带通滤波器 在很高的 Ku 频段也可以得到较好的指标 。它的阻 带特性比微带滤波器有优势 ,而体积比波导滤波器 小 ,调试灵活 ,适用于各种频段 ,因此在组件小型化 要求较高的场合中 ,拥有相当广泛的使用空间 。 ±
参考文献 [1 ] 甘本祓 ,吴万春. 现代微波滤波器的结构与设计 [M] . 北
关键词 带通滤波器 ; 梳状滤波器 ; 高次模 中图分类号 TN454 文献标识码 A
The Design and Implementation of Ku2band Band2pass Filter
LI Chun2hong ,WANG Qing2fen
( The 54 th Research Institute of CETC , Shijiazhuang Hebei 050081 , China) Abstract This paper introduces a design scheme of higher band microwave band2pass filter , and provides a filter design example and test result. With the simple inner conductor rod structure , narrowband band2pass filter is implemented by combining combline with coaxial cavity. This filter is compact in structure and excellence in performance , and it offers convenience in subassembly integration. Key words band2pass filter ;combline filter ;higher order mode
7~18GHz带SMA接头同轴波导转换器设计
7~18GHz带SMA接头同轴波导转换器设计作者：穆思亲来源：《硅谷》2010年第18期摘要：介绍带SMA接头的同轴一双脊波导转换器所完成的研究工作。
在7～18GHz 频段下利用HESS仿真软件设计和仿真t仿真结果捕入损耗小于0 007dB，最大驻波比小于1.085。
这具有频带宽、插损低、驻波小等优点。
关键词：SMA接头；双脊波导；转换器中图分类号：TN-9文献标识码：A文章编号：1671--7597(2010)0920045--010引言同轴波导转换器是雷达系统设备、制导系统和微波测试系统中极其重要的无源器件。
为了实现宽频带内好的阻抗匹配性，通常广泛采用同轴一波导转换器。
我们对转换器的要求是：插损低、驻波小。
本文通过HFSS仿真软件在7～18GHz频段下对同轴波导转换器进行设计、仿真、优化，实现了频带宽、插损低、驻波小等优良性能。
1同轴波导转换器的设计自从1947~Cohn引入脊波导后，对脊波导的研究没有间断过。
相比矩形波导，脊波导的优点是单模带宽宽以及主模的截至波长长。
本文中介绍双脊波导WRD650到同轴SMA接头转换器的设计，双脊波导具有宽的工作带宽和低的特性阻抗。
标准的SMA接头其尺寸是外导体为内径1=4130cm，内导体外径为2=1.27mm。
我们在同轴段采用阶梯阻抗变换，实现宽频段的阻抗旺配，在这里我们采用1／4波长阶梯阻抗变换方法来设计阻抗匹配。
为了得到好的宽带匹配，采用三节阻抗变换，同轴段采用聚四氟乙烯为填充介质。
我们建立转换器的HFSS仿真模型图。
2仿真结果3结论本文介绍利用HFSS仿真软件对同轴到波导之间的转换做的一些研究，得到比较好的仿真结果，插损低于0.007dB、最大驻波比小于1.085。
这在工程上也易于实现，为同轴波导转换器的应用提供了较高的参考价值。
参考文献：[1]廖承恩，微波技术基础，西安：西安电子科技大学出版社，1994，[2]柯林，微波工程基础，北京：人民邮电出版社，1981，[3]David M Pozar Microwave Engineering(Third EdJtlon)，北京：电子工业出版社，2006，。
基于基片集成波导(SIW)的Ku波段两路功分器设计
基于基片集成波导(SIW)的Ku波段两路功分器设计张芦;张磊;苏东;蒋明眼【期刊名称】《磁性材料及器件》【年(卷),期】2017(048)003【摘要】针对传统基片集成波导功分器结构的多层结构输入输出工艺难以实现且隔离度较低的问题,提出了一种多层集成的高性能基片集成波导功分器设计方法.利用中间层作为匹配层,采用金属化过孔作为耦合探针,通过仿真优化多层金属与探针距离,成功将微波信号引出到顶层传输线,实现了器件宽带低损耗过渡结构设计;另外,考虑到工艺可实现性,通过将矩形波导功分器开槽办法应用在此多层结构中,有效提高了基片集成波导功分器的隔离度.基片集成波导多层结构的过渡层和开槽结构的优化设计有助于多通道器件的集成化和小型化.%Since it is hard to implement the input and output structure for traditional substrate integrated waveguide (SIW) power divider, and this kind of divider is always with low isolation, a high performance SIW power divider is provided here. In which the inter microwave signal is successfully transferred to top transmission line through couple probe by metal across hole, and a wide low loss transition structure design is gained by optimizing distance between metal of multilayer and probe. In addition, isolation is improved by setting rectangle window in this multilayer structure referencing waveguide divider. The research of transition layer and window structure can improve integration and miniaturization for multi channel devices.【总页数】4页(P23-25,31)【作者】张芦;张磊;苏东;蒋明眼【作者单位】中国电子科技集团公司第九研究所,四川绵阳 621000;中国电子科技集团公司第二十六研究所,重庆 400060;中国电子科技集团公司第二十六研究所,重庆 400060;中国电子科技集团公司第二十六研究所,重庆 400060【正文语种】中文【中图分类】TN626【相关文献】1.Ku波段小型化超宽带一分四功分器设计 [J], 严少敏2.X波段基片集成波导四路功分器的设计 [J], 邹雄;童创明;周明;吴利楠3.基于基片集成波导的Ku波段波导微带转换结构 [J], 陈伟;王海彬;文瑞虎;王中洋;李红英4.Ku 波段基片集成波导带通滤波器的设计 [J], 张静;尹治平;杨军5.Ku波段10路矩形波导功分器设计 [J], 李军;方建洪因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
宇航用毫米波高功率波导同轴转换器设计
宇航用毫米波高功率波导同轴转换器设计曲冬梅;韩晓川【期刊名称】《磁性材料及器件》【年(卷),期】2017(048)005【摘要】基于阶梯阻抗变换式结构的优势,结合宇航工程应用需求,设计了一款毫米波高功率波导同轴转换器.从参数、结构、工艺、环境适应性以及热设计、微放电抑制等方面进行阐述,研制的BJ180波导同轴转换器在17.5～20.5 GHz频率范围内、-55℃～+85℃温度范围内,电压驻波比≤1.15、损耗≤0.2 dB、功率容量水平≥20W,满足宇航工程应用要求.%A millimeter wave waveguide-coaxial thansformer was designed for space high power requirements, based on the superiority of stepped impedance transformation structure. Design on parameters, structure, technology, environmental adaptability, and thermal design as well as multipactor suppressant were discussed in detail. A BJ180 waveguide-coaxial thansformer was developed, which features aVSWR≤1.15, loss≤0.2 dB, power capacity≥20 W in frequency range of 17.5 to 20.5 GHz and temperature range of -55 to +85℃.【总页数】4页(P56-59)【作者】曲冬梅;韩晓川【作者单位】西南应用磁学研究所,四川绵阳 621000;西南应用磁学研究所,四川绵阳 621000【正文语种】中文【中图分类】TN814【相关文献】1.矩形波导到高功率过模圆波导模式转换器的设计 [J], 龚云峰;谢拥军;蒋永辉;雷斐然2.C波段波导同轴转换器设计及其微放电功率阈值 [J], 李继超;陈潇杰;刘长军;白鹤;崔万照3.宽带单脊波导—同轴转换器的仿真设计 [J], 武欢欢4.宽带双脊波导-同轴转换器的仿真设计 [J], 武欢欢5.波导-同轴线的脊型转换器设计与测试 [J], 张辉;慕振成;荣林艳;王博;万马良;谢哲新;周文中;李松;刘美飞因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
Ku 波段一体化开口脊波导阵列天线
Ku 波段一体化开口脊波导阵列天线詹珍贤【摘要】A Ku-band open ridged waveguide antenna array integrated with self-calibration channel is de-signed.The antenna element is fed by a coaxial connector and coaxial-waveguide converted by a gradual ridge transition.Its sectional size is reduced to achieve wide scanning ability in two directions.A coupling slot is set on the underside of the open waveguide to form a self-calibration channel between the open ridged waveguide antenna cell and the calibration waveguide.The feeding connectors are off-center set so that one calibration waveguide can couple two adjacent rows of antenna elements.An antenna array of 8×8 elements is designed and fabricated.The measured results show that the relative bandwidth of VSWR smaller than 2 is 14%.The measured patterns show that the scanning angles are ± 60° in azimuth and elevation directions. The gain of the antenna is about 21.8 dB and the radiation efficiency is81.7%.This antenna has many ad-vantages such as wide band,two-direction wide scanning,compact structure,integrated design and especially the self-calibration of the phased array antenna with small space.%设计了一种集成内校正通道的 Ku 波段一体化开口脊波导阵列天线,由底部的同轴连接器馈电,经渐变阶梯状的过渡匹配段同轴波导变换,并压缩波导截面尺寸以实现宽带二维宽扫性能。
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Ku波段同轴波导转换器的设计
黄磊，石一非
电子科技大学电子工程学院，成都（610054）
E-mail：hlei1125@
摘要：介绍一种Ku波段全频段的同轴波导转换器的设计与实现。
采用高频仿真软件HFSS 对转接器结构进行设计，分别对波导和同轴采用阻抗变换实现匹配，给出了同轴波导转换器仿真结果，将仿真结果与实际腔体测试结果相比较，分析了影响过渡性能的因素。
该过渡结构覆盖Ku波段全频段，具有频带宽、插损低、驻波小等优点。
关键词：Ku波段；矩形波导；同轴；阻抗匹配；
0. 引言
同轴线和波导广泛用来传输微波射频能量，为了能用于各种场合，这两种传输线有时要互相连接，这就需要一个同轴波导转换器[1]。
同轴波导转换器是各种雷达系统、精密制导系统以及测试设备种不可缺少的无源转换器件。
同轴线和波导各自传输时带宽比较宽，相连后带宽取决于转换器，也就是取决于同轴波导特性阻抗的匹配[2]。
本文通过高频仿真软件HFSS 对Ku波段全频段波导同轴过渡结构进行了设计、仿真和优化，实现了低插损、宽频带和驻波小等良好的过渡性能。
1 同轴波导转换器结构设计
图1（a）转换器前视图图1（b）转换器俯视图
本文中激励器深入波导内的长度为h1，变换段长度为h2，激励器中心到第一个台阶长度w2，相邻台阶长度为w1。
同轴波导转换器用介质支撑，选用聚四氟乙烯。
同轴与波导都采用阶梯阻抗变换，实现较宽频段的阻抗匹配[3]。
波导段采用六节阻抗变换，同轴段采用两节阻抗变换。
激励器探针直接与波导对面壁上，便于散热，可实现较大功率的能量传输[4]。
整个结构中对过渡性能产生影响的参数有探针和阻抗变换段的长宽、激励器中心距离窄边的距离等。
仿真中通过优化以上各种参数的组合实现过渡性能的最优化。
2. 软件仿真结果
图2同轴波导转换器模型
利用高频仿真软件HFSS对该过渡结构进行仿真，模型如图2所示。
图2所示为同轴-波导探针过渡的仿真模型。
本器件采用标准矩形波导BJ140，a=15.8mm，b=7.9mm。
同轴接插件采用50Ω SMA型。
选取w1=7.26mm,w2=5.28,h1=1.17,h2=2.23。
激励器中心位于波导宽边中心[5]。
利用该模型仿真结果图3所示
图3（a）同轴波导转换器VSWR结果
图3（b）同轴波导转换器插损结果
3. 实测结果
根据软件仿真的优化结果，将一对背靠背的同轴波导转换器实物在网络分析仪上进行测试。
测试结果如图4所示。
1.125
1.1301.1351.1401.1451.150
1.1551.1601.165V S W R
f/G H z
图4 同轴波导转换器测试结果
结果表明在12~18GHz 频段内VSWR 在1.12~1.17之间，满足Ku 波段同轴波导过渡的需求。
4. 结语
本文通过高频仿真软件HFSS 对同轴波导转换进行了仿真，得到了适于工程应用的过渡性能曲线，并在实验中得到验证。
在波导上加载阶梯变换，可以在Ku 波段上驻波小于1.2，同时结构的对称性保证激励起的高次模非常小，波导结构的插入损耗也可以做得很低，在工程上易于实现[6]。
这种结构的同轴波导馈电提供了非常有价值的参考。
该结构实现了Ku 波段全频段的同轴波导过渡，具有频带宽、插损低、驻波小加工简单等特点。
参考文献
[1] J.Uher ,J.Bornemann, Uwe Rosenberg. Waveguide Components for Antenna Feed Systems:Theory and
CAD[J] .Artech House, 1995,1(2):326-327 .
[2] T.Rizawa,R.Pendleton. Broadband coax-waveguide Trans--itions .Particle Accelerator Conference[J].
1995,34(1):55-56.
[3] R.E.Collin. Field Theory of Guided Wave[M] .New York: McGraw-Hill, 1961.
[4] Bolt CA, Electronic Industries[J],1960,1(2):92-93.
[5] 李嗣范.微波元件原理与设计[M]，人民邮电出版社，1982.
[6] 柯林. 微波工程基础[M], 人民邮电出版社，1981,1(2):206-211.
Design of a Ku-band coaxial cable -to-waveguide adapter
Huang Lei, Shi yifei
School of Electronics Engineering, University of Electronic Science and Technology of
China,Chengdu (610054)
Abstract
This paper Presents a design and testing result of a coaxial cable –waveguide adapter covered Ku band, using the high frequency simulation softwave HFSS to optimize the performance, and presents he simulation and testing results of coaxial cable–waveguide adapter. Through the comparison of simulation and realization results, analysis was presents on the parameters effects the transation performance. This transation covered the full Ku band, and has a wide band, low insert loss and low VSWR.
Keywords:Ku-band;rectangular waveguide;coaxial cable; impedance matching。