毫米波波導型雙工器的設計與HFSS仿真分析

    1 前言

    微波雙工器是一種三端口網絡，在微波系統中起到分頻和隔離的作用。它在微波毫米波通信、衛星通信、雷達、電子對抗、測試儀表等系統中都有著廣泛的應用。波導型雙工器是微波雙工器的一個非常重要的分支。與傳統使用的雙工器相比，波導型雙工器省掉了環行器，故而結構緊湊，一體化程度高，且插損低。此外波導型雙工器還具有隔離性好的優點，因此受到普遍關注。

    2 理論分析

    2.1 通道濾波器原型綜合

    由于在波導中實現并聯電抗相對于實現串聯電抗要容易得多，因此我們采用了以半波導波長為串聯諧振器的并聯耦合電感膜片波導帶通濾波器，作為雙工器的通道濾波器模型。即等效串聯諧振單元與K變換器共同構成帶通原型。這種濾波器結構堅固，加工容易。圖1、圖2分別是兩個通道的帶通濾波器原型的響應曲線。 通道1的濾波器設計通帶為34.8到35.3GHz，帶寬為500MHz，通道2的濾波器設計通帶為37.3到37.8GHz，帶寬為500MHz，兩者均采用了6階切比雪夫低通原型。

圖 1 并聯耦合電感波導濾波器示意圖

圖2 并聯電抗耦合的阻抗變換器等效電路

    2.2 T 型結模型的建立和仿真分析

    波導T 結的不連續性一直是微波技術領域的一個研究重點。如果用未加匹配的T 結直接與兩個通道的帶通濾波器相連組成雙工器，則會由于T 結的嚴重失配使得雙工器的性能遠達不到指標設計要求。為了調整匹配，可以在T 結中插入金屬圓柱或金屬膜片。其模型見圖4，仿真結果見圖5。

圖3 H 面T 結模型

圖4 HFSS 中H 面波導T 結模型

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