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人工微带传输线的研究及其应用

作　者: 房尚斌
导　师: 郭辉萍
学　校: 苏州大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 小型化 人工传输线 平面传输线 功分器 双频功分器
分类号: TN811
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 105次
引　用: 2次
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内容摘要


随着无线通信技术的飞速发展,电子系统对微波电路的性能要求越来越高,其种类越来越多,新的工艺和设计方法也层出不穷。而微带电路以其独特的特性成为其中一类重要的器件,其相关技术也得到了广泛而深入的研究和长足的发展,尤其是向着小型化发展。其中,有研究学者提出了一种平面人工传输线,使用这种人工传输线可以大大减小微波电路尺寸。本论文在对平面人工传输线进行仿真分析和理论研究的基础上,给出了平面人工传输线的经验设计公式,为人工传输线的广泛应用奠定了良好的基础。论文分为以下几个部分:首先,论文用无耗传输线等效分析平面人工传输线,研究了平面人工传输线结构参数与特性阻抗和电长度的关系;然后通过仿真软件,利用平面人工传输线设计了一个双频功分器,从实物的实测结果可以看出各种参数均可满足设计需求,而电路面积与传统微带线设计的功分器相比,缩小了50%以上。接着,论文重点从理论上分析了平面人工传输线的等效集总电路,结合二端口网络的转移矩阵与散射矩阵,推导出这种平面人工传输线的特征阻抗和传播常数与电路参数的函数关系,总结出了不同电路尺寸、介电常数和介质基片厚度时人工传输线的经验设计公式;并利用经验公式设计出符合预期指标的平面人工传输线,测试结果与预期值、仿真值具有很好的一致性,验证了公式的有效性和可靠性。最后用经验公式设计了一款满足预期指标的小型单频功分器,大大地缩短了设计时间,避免了设计的盲目性,为人工传输线的广泛使用打下了良好基础。然后,针对这种平面人工传输线的损耗大的缺点,在结构上进行了修改,通过仿真结果对比在0-2.5GHz的低频段可以明显的减小损耗。本文的研究方法和结论为在低频段使用平面人工传输线进行器件小型化设计提供了有益的参考。最后,论文总结了全部工作,并对后续相关研究工作作了展望。

全文目录


中文摘要  4-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-15
  1.1 微波器件的发展背景及意义  10-11
  1.2 微波器件的小型化发展及现状  11-12
  1.3 软件介绍  12-14
  1.4 本论文主要内容与安排  14-15
第二章 微带传输线基本理论  15-24
  2.1 均匀传输线理论  15-16
  2.2 微带线及其相关特性  16-18
    2.2.1 特性阻抗和相速  16-17
    2.2.2 色散特性  17-18
    2.2.3 微带线的损耗  18
  2.3 微波网络  18-23
    2.3.1 网络理论介绍  18-19
    2.3.2 双端口的转移矩阵与散射矩阵  19-22
    2.3.3 多端口网络散射矩阵与回波损耗、插入损耗  22-23
  2.4 本章小结  23-24
第三章 平面人工传输线的仿真分析及应用  24-38
  3.1 平面人工传输线的特性分析及仿真  24-29
    3.1.1 传统传输线的等效  24
    3.1.2 平面人工传输线的等效  24-26
    3.1.3 平面人工传输线的特性分析  26-29
  3.2 用平面人工传输线设计的双频功分器  29-37
    3.2.1 双频Wilkinson 功分器  30-31
    3.2.2 平面人工传输线设计  31-32
    3.2.3 双频Wilkinson 功分器的设计  32-35
    3.2.4 功分器的实现  35-37
  3.3 本章小结  37-38
第四章 平面人工传输线的理论分析及应用  38-63
  4.1 平面人工传输线的等效集总电路分析  38-42
  4.2 等效集总电路的经验公式  42-58
    4.2.1 弯曲微带线的分析  42-47
    4.2.2 交指、开路微带线的分析  47-51
    4.2.3 经验公式的验证  51-52
    4.2.4 介电常数和厚度介质基片对弯曲微带线的影响  52-55
    4.2.5 介电常数和厚度介质基片对交指微带线的影响  55-58
  4.3 平面人工传输线经验公式的应用  58-62
    4.3.1 单频Wilkinson 功分器  59-60
    4.3.2 利用经验公式设计Wilkinson 功分器  60-61
    4.3.3 Wilkinson 功分器的实现及测试结果  61-62
  4.4 本章小结  62-63
第五章 平面人工传输线的改进  63-68
  5.1 微波电路中的不连续性分析  63-64
  5.2 对不连续性结构的改进分析  64-67
  5.3 本章小结  67-68
第六章 结论与展望  68-70
  6.1 本论文工作总结  68
  6.2 存在的问题与解决方案  68-70
参考文献  70-74
作者攻读硕士学位期间的学术成果  74-75
致谢  75-76

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线电设备、电信设备 > 馈线设备（传输线和波导） > 传输线、长线
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