一種Ka波段開槽波導(dǎo)空間功率合成器的設(shè)計
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忽略槽間互耦影響，每個耦合槽帶來的不連續(xù)性用并聯(lián)在傳輸線上的一對復(fù)阻抗單元等效。如圖3所示。電導(dǎo)GK與電納BK分別代表第K個耦合槽帶來的不連續(xù)性；Y0為波導(dǎo)特性導(dǎo)納；LK(K=1，2，…，N)為第K個波導(dǎo)即微帶過渡單元中心和第(K+1)個波導(dǎo)即微帶過渡單元中心的距離。那么每一節(jié)波導(dǎo)部分的合導(dǎo)就是：
在特定頻率下，阻抗單元的虛部消失，表現(xiàn)為純電導(dǎo)，即耦合槽的輻射電導(dǎo)。諧振長度的尋找可通過CST仿真來實現(xiàn)。以開槽長度為優(yōu)化參數(shù)，Im Y11為優(yōu)化目標，當Im Y11=0時，長度就是此時的諧振長度。本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/186673.htm
為使槽與波導(dǎo)達到良好匹配而降低駐波，開槽單元的電導(dǎo)必須滿足以下條件：
式中：
；x為耦合槽偏離波導(dǎo)，中心線的距離；a，b為波導(dǎo)尺寸。因為4路等功率分配，gi均取1／4，則根據(jù)上式可近似得到4路耦合槽相對波導(dǎo)中心距離。
開槽寬度根據(jù)擊穿強度確定，在開槽的中心部位，槽邊之間的電壓達到最大值，此處應(yīng)有擊穿電壓3～4倍的余量。在耦合系數(shù)相同的情況下，每個耦合槽上分擔的輻射功率是相同的，則每個槽上的最大電壓為：
式中：Enp為發(fā)生擊穿時的電場強度，由此可得最小槽寬。實際上，槽寬還必須兼顧加工的難易程度，若槽寬太小，則無法用常規(guī)機械加工手段實現(xiàn)。通過以上分析推導(dǎo)，可得波導(dǎo)開槽的尺寸、位置初始值。
方法二：波導(dǎo)槽位置、尺寸的設(shè)計可用全波分析方法對整個功分合成器建模，然后進行迭代求解。但由于結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，這種方法將耗費大量機時。理想的功率分配／合成網(wǎng)絡(luò)要求每一個分配和合成單元都有相同的放大幅度和相位。對于每個單一的波導(dǎo)——微帶過渡單元來說，設(shè)計的目標是達到恰當?shù)牟▽?dǎo)到微帶的耦合。這可以通過調(diào)整錐形微帶線外形、開槽寬度、長度和它距離波導(dǎo)邊的距離來獲得。而整個分配／合成網(wǎng)絡(luò)就可以通過級聯(lián)N個波導(dǎo)——微帶的過渡單元來實現(xiàn)。
基于該方法，一個4路的功率分配／合成網(wǎng)絡(luò)就可以設(shè)計出來了。這個網(wǎng)絡(luò)可以等效為4個波導(dǎo)即微帶過渡單元的級聯(lián)。每個單元都包含一個波導(dǎo)寬邊的徑向槽和一個錐形微帶線。因此該網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計就可以簡化為單個的波導(dǎo)——微帶過渡單元的設(shè)計。
1．2 開槽波導(dǎo)空間合成器的結(jié)構(gòu)
開4個槽的波導(dǎo)功率合成器拓撲圖如圖3所示。它由4個開在輸入波導(dǎo)同一E面的槽組成，這些槽將輸入功率分為4路同相等幅的信號。每路信號耦合進入錐形微帶線后，饋入固態(tài)功率放大器件，放大后的信號由具有同樣槽的輸出波導(dǎo)合成。在每個波導(dǎo)最后一個槽后放置短路面，距槽中心距離為1／4波長的奇數(shù)倍。
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