同轴波导转换器 激励准则 将坡印亭定理应用于激励耦合问题可推出解决这类问题的激励准则。 假设和是波导中某一模式的电场和磁场和是外加的等效电流源和磁流源,及探针如果那么该种模式的场是不能被激励的,否则是可以被激励的 从这条准则可知,要使电磁波同轴与波导之间有效转换应使探针位于最强,且方向与其平行的位置;或者使用环状探针放在最强,且环平面与其垂直的位置 半封闭矩形波导的TE10模式 在给定的边界條件下求解核姆赫兹方程,可得半封闭波导的TE10模式的解析解: (z的零点取在封闭端) 以L波段WR-650波导为例用HFSS软件分析其内部场分布以及波壁仩的电流分布情况。WR-650的参数如下:内部尺寸165.1mm×82.55mm外部尺寸169.16mm×86.66mm,工作频带1.12GHz-1.70GHz截止频率0.908GHz。 图1.电场分布 图2.磁场分布 分析结果与理论计算一致且動画显示,半封闭波导内的波模是驻波 图3.波导壁上的电流分布 比较图1和图3可以发现,波导壁上的电流分布与波导内部与其平行的平面上嘚电场分布相同 同轴探针的最佳安装位置 根据以上的分析可知,探针应安置在距封闭端1/4(或3/4,5/4,…)波长的位置且垂直于并位于宽边中央。 图4.OMT示意图 图4中使用的波导是上面提到的WR-650同轴线是RG-8A/U,其参数如下: 内导体直径0.0855in外直径0.285in.探针取在距封闭端50mm位置处,插入深度50mm用HFSS分析其端口,S11和S12情况如下 俄 图5.S参量分析结果(1端口为波导端口2端口为同轴端口) 探针与封闭端距离d=50mm,相对于工作波段大约为1/4个波长,所以应當有很好的转换效果分析结果显示两端口间的传输系数S12和S21接近于1,而两端口各自的反射系数S11和S22分别都接近于0可见,软件分析结果与;悝论分析是一致的 通过改变d=50mm+k的大小,分析S参量的情况可以进一步检验理论分析从图6可以看出在d=50m俄m和d=150mm附近处,该转换器的耦合效果最佳d=50mm和d=150mm分别对应着大约1/4波长和3/4波长的长度。这与理论的分析也是相当吻合的 图6.改变d=50mm+k的值,相应的S参量的变化情况 探针的深入长度 探针类似於一个单边的振子只不过通常的振子天线是用在自由空间中,而这儿是一个束缚的空间但仍可以用分析振子天线的方法来分析探针的輻射。振子天线通常取1/4波长长度因为在谐振的情况下,每1/4个波长的传输线上的电荷电性相同且电荷密度同步变化,电性同时反转所鉯每1/4波长长度上的电流是相干的,所以它的辐射也是相干的因此能获得最强的辐射。探针也是类似的在垂直于探针本身的方向有一边昰开放的,且这个方向是辐射最强的方向所以振子天线的分析方法在这个方向上仍然有参考意义的。当然这个分析方法用在这儿是不呔严密的。 图7中的变量g是附加在探针深入的初始长度50mm上的一个变量可以看出,当缩短和加长探针深入长度时耦合效果迅速变差;50mm附近昰探针深入长度的最佳选择。这个长度正是约为1/4波长的长度 图7.改变探针的插入深度,S参量的变化情况 改变探针的形状以获得更好的耦合效果和可用带宽 从图1的电场分布情况可以看出在距封闭端1/4波长处,以宽边中点连线为轴心直径大约为宽边的一半的圆柱体范围内电场強度都很强。所以可以考虑增大探针半径大小以充分利用场强的分布。另一方面当探针半径太大时,会引起波导内场强分布的根本性妀变而使得这种方法使用的前提被破坏,反而得不到预期的效果所以,探针的粗细有一个最优值 另外,要使得转换器在一个较宽的頻带上每个频率处都有较好的耦合效果探针长度这个因素也应充分利用,可以尝试将探针前段做成锥形或楔形 待续……
一种双脊波导到同轴转换器的设計与实现一种,同轴,设计,到同轴,转换器,转换器的,同轴转换器,脊波导,脊形波导,脊型波导