550mhz,3db定向耦合器的設(shè)計(jì)

1、550MHZ,3dB定向耦合器的設(shè)計(jì)通信與電子信息系 應(yīng)用電子技術(shù)摘要微波技術(shù)中的定向耦合器，在微波系統(tǒng)中起著對(duì)微波能量的定向傳輸、分配、衰減等作用。本文主要介紹一種簡單的定向耦合器設(shè)計(jì)，以條帶線為技術(shù)，其機(jī)械參數(shù)為條帶的寬度，以及條帶間隔與接地板間隔之間的歸一化參數(shù)。電參數(shù)為介電常數(shù)，特性阻抗，歸一化偶模阻抗：利用文獻(xiàn)12中推導(dǎo)出的公式和歸一化偶模阻抗值，制造一個(gè)中心頻率為550MHz3dB定向耦合器。關(guān)鍵字：微波 定向耦合器 耦合 條帶引言我的實(shí)習(xí)單位是中國電子科技集團(tuán)公司第五十一研究所，又稱上海微波設(shè)備研究所。我的任務(wù)主要是各微波模塊的焊接，安裝 與調(diào)試。微波技術(shù)是近代科學(xué)研究的重要成就

2、之一。幾時(shí)年來它已發(fā)展成了比較成熟的學(xué)科，在雷達(dá)、通信、導(dǎo)航、電子對(duì)抗等許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。雷達(dá)或稱雷達(dá)檢測和定位，也許是微波技術(shù)最有優(yōu)勢的應(yīng)用。由于微波具有頻率高，頻帶寬，信息量大的特點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用于各種通信業(yè)務(wù)，包括微波多路通信，微波中繼通信，移動(dòng)通信和衛(wèi)星通信。移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)是當(dāng)今世界電信業(yè)發(fā)展最快、市場潛力最大、前景最廣闊的兩大業(yè)務(wù)。它從早期短波頻段及電子管技術(shù)發(fā)展到公眾移動(dòng) 系統(tǒng)，無線尋呼系統(tǒng),以及至今的移動(dòng)計(jì)算機(jī)及移動(dòng)多媒體，還有我們隨處可見的各種 等,其前景一片光明。 微波技術(shù)中的任何一個(gè)微波系統(tǒng)都是由許多功能不同的微波元件和電路組成，與低頻電路中集總參數(shù)的電感、電容

3、和電阻元件不同，微波元件由微波傳輸線構(gòu)成，在系統(tǒng)中起著對(duì)微波能量的定向傳輸、分配、衰減、儲(chǔ)存、隔離、濾波、相位控制、波形轉(zhuǎn)換、阻抗匹配和變換的作用。作為微波原件中的一種定向耦合器又稱方向耦合器，因?yàn)檫@種器件的輸入和輸出信號(hào)間除了幅度關(guān)系外，還有一定的方向性關(guān)系。定向耦合器是一種通用的微波/毫米波部件，可用于信號(hào)的隔離、分離和混合，如功率的監(jiān)測、源輸出功率穩(wěn)幅、信號(hào)源隔離、傳輸和反射的掃頻測試等。主要技術(shù)指標(biāo)有方向性、駐波比、耦合度、插入損耗?，F(xiàn)在國內(nèi)外研究定向耦合器都向體積小、功率容量大、頻帶寬、插入損耗小，有良好的駐波比和方向性等發(fā)展。如今已研制出的高性能的耦合器，如中國電子科技集團(tuán)公司第四

4、十一研究所研制的耦合器，頻率范圍可從30kHz達(dá)到110GHz，耦合度也有3dB、10dB、20dB各種型號(hào)，且它的功率有的可以達(dá)到10KW，例如AV70606耦合器，它在保證方向性大于30dB的情況下，功率就可達(dá)到10KW。甚至有些公司在耦合度控制在10dB的情況下，它的回波損耗可以低于-50到-60dB，甚至更低。然而在某些特性場合，對(duì)耦合器的要求也是越來越高，因而更加優(yōu)良的耦合器也有待我們?nèi)パ芯俊?正文：一耦合傳輸線定向耦合器 耦合傳輸線可以做成具有非常優(yōu)良的寬帶性能的定向耦合器，并且對(duì)于所有頻率和所有各種不同耦合度在理論上都可達(dá)到無窮大的定向性和恒定輸入阻抗。這種形狀的基本定向耦合器簡

5、于圖1 , 它簡單地由一對(duì)耦合傳輸線所組成。如圖所示，耦合波的幅度近似地隨頻率正弦變化。圖1所示耦合器形式，文獻(xiàn)1已作了基本分析，這種耦合器的最大耦合發(fā)生在耦合長度等于1/4 的奇倍數(shù)時(shí)。通常這種耦合器在中心頻率設(shè)計(jì)1/4 ,可得到較寬的頻帶和均勻的耦合度，為了使尺寸最小，并且中等帶寬達(dá)2:1，四分之一耦合范圍是最合適的。將中間的1/4 耦合器耦合得較兩端的1/4 耦合為緊，則可得到最大平滑或等起伏的響應(yīng)。耦合傳輸線的耦合方向是向后的而不是向前的。因此，如一個(gè)訊號(hào)被饋入一個(gè)口，則耦合訊號(hào)就從其相鄰的口輸出，而其對(duì)角一只則被隔離。例如圖口1被激勵(lì)，則耦合波從口2發(fā)出，而在口4則無訊號(hào)。在一個(gè)理想

6、的無損耗的結(jié)構(gòu)，從口3輸出的功率簡單地等于輸入功率減去耦合功率。簡單的理解，即1端輸入，2端耦合輸出，3端直通，4端隔離端。二任務(wù)提出及方案選擇設(shè)計(jì)一個(gè)中心頻率550MHz，3dB定向耦合器指標(biāo)如下：1 頻率范圍：370750 MHz2 耦合度：30.5dB3 定向性：13dB4 輸入/輸出駐波比：1.55 輸入/輸出接頭：50 歐SMA同軸連接頭耦合器的耦合方式選擇應(yīng)該是易于加工，制作，體積小，重量輕。一個(gè)1/4 型耦合器傳輸線可以用于一個(gè)倍頻程而近似地保持恒定耦合度。 三設(shè)計(jì)理論依據(jù)定向耦合器耦合傳輸線理論分析的結(jié)果，在各端的特性阻抗為Z0時(shí)，在端2耦合電壓V2 對(duì)端1輸入電壓之比： (1

7、)而直通臂的口3的電壓V3 為： (2)在口4的電壓V4在所有頻率為零。在此，為耦合區(qū)域的電長度。在算術(shù)中心頻率為四分之一波長，系數(shù)K是在中心頻率耦合系數(shù)的幅度。依奇模和偶模特性阻抗系數(shù)K為定義為： (3)其中Z1是奇模特性阻抗（當(dāng)條帶電位是相等但相反時(shí)，一個(gè)條帶對(duì)地的阻抗）而Z2偶模特性阻抗（當(dāng)條帶是同樣電位時(shí)，一個(gè)條帶對(duì)地的阻抗）。 (4) (5) (6) (7) (8)其中 Cf2 和 Cf1 分別為奇模和偶模單位長度的邊緣電容，為條帶線截面的媒質(zhì)相對(duì)的介電常數(shù)。這個(gè)關(guān)系在下面的條件內(nèi)有效： (9) (10)這些條件意味著條帶在相對(duì)邊緣的邊緣場是隔離的，因此，邊緣電容是不依靠條帶寬度，邊

8、緣電容僅僅是s/b 的函數(shù)，并且由下式給出 (11) (12)條帶寬度w可以從式（7）和（8）中消去，結(jié)果為： (13)奇模和偶模邊緣電容是不獨(dú)立的，它們可以從式（11）和（12）中求得 (14)帶入（13）得 (15)從這里得到s/b。從耦合器材料選擇，從條帶到接地板的距離d已知。顯然地，對(duì)于0厚度 (16)s和b考慮是已知量，現(xiàn)可以表示 (17) (18)從式（7）能獲得w/b表達(dá)式 (19)Cf2僅僅是 s/b的函數(shù)。四計(jì)算結(jié)果選擇中心頻帶耦合為2.83dB, 代入式（5）（6），通過計(jì)算Z1=20.1歐姆，Z2=124.5歐姆。從式（15）求得 s/b=0.09，對(duì)于材料厚度 t= 1

9、.58mm， S和B 的尺寸從式（17），（18）分別得0.30mm和3.5mm。 為2.32，從式（7）得 w/b =0.42,結(jié)果條帶寬 w為1.448mm時(shí)，在 為2.32時(shí)條帶長度是89.9mm。圖2 耦合器截面圖2 耦合器截面耦合器上下蓋板和中間薄板均選擇介電常數(shù)為2.65聚四氟乙烯玻璃布增強(qiáng)板，成熟的印制版加工工藝使得該電路能很方便地加工，不會(huì)使性能有顯著的降低。微小型連接器更有助于保持體積和重量至最小。最終的耦合器的總尺寸僅為114*19*20mm，整個(gè)的重要包括連接器只有300克。該耦合器的測量結(jié)果，從375750MHz，耦合變化為0 .5db。在頻帶中間定向性相當(dāng)高，超過30

10、 分貝，在頻帶邊緣降低到18分貝左右, 駐波SWR小于1.3。五實(shí)驗(yàn)延伸所有條帶定向耦合器，在理論和實(shí)驗(yàn)之間一致性非常好，3dB四分之一波長耦合器在2：1頻帶內(nèi)幾乎具有恒定耦合度，而對(duì)稱的TEM模耦合傳輸線定向耦合器的綜合方法，參照大量的文獻(xiàn)，都有比較完整的敘述，利用文獻(xiàn)中提供的公式和歸一化偶模阻抗值，能夠得到較為精確的實(shí)際尺寸，耦合器的初步測試結(jié)果與理論上耦合響應(yīng)頗為一致，但是其方向性較差，這可歸于各級(jí)過渡的不連續(xù)性，由于耦合級(jí)之間的階梯所引起的內(nèi)部反射，可以采用折線方法加以修正。這在四分之三波長耦合器中將會(huì)碰到。折線的幾何尺寸，通過大量實(shí)驗(yàn)的手段確定，如圖3.圖3結(jié)論微小型條帶線耦合器可以

11、從本文給出的設(shè)計(jì)資料和制造技術(shù)來設(shè)計(jì)制造，設(shè)計(jì)程序已減少到幾個(gè)簡單的公式和圖表。這個(gè)程序，雖然簡單，但對(duì)于薄條帶線的情況已足夠準(zhǔn)確，這種制造技術(shù)可以到4GHz。要制造一個(gè)性能優(yōu)良的耦合器，必須對(duì)其所有呈現(xiàn)的不連續(xù)性加以修正，包括耦合線與50 歐姆帶狀線的直角彎角和 50 歐姆帶線狀與 SMA 座之間的連接，通過大量的實(shí)驗(yàn)手段獲得了最佳值，使耦合器匹配良好。利用以上敘述的方法，已經(jīng)成功地制造了一個(gè)中心頻率550MHz，3dB 的定向耦合器，它的性能達(dá)到了規(guī)定的要求。在我實(shí)習(xí)期間，可以說我接觸到了許多關(guān)于微波專業(yè)的知識(shí)，對(duì)各種微波模塊進(jìn)行了安裝與調(diào)試，如功分器、濾波器、耦合器、鑒相器等。雖然，這些

12、我以前從未接觸過，但通過師傅的教導(dǎo)，我現(xiàn)在已經(jīng)對(duì)這些器件的原理都有了不同程度的了解，但我知道我現(xiàn)在了解的只不過都是基礎(chǔ)，深知了解這些是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。所以，既然我選擇了這個(gè)行業(yè)，知道了自己的不足，那我就要在今后的工作中做到三點(diǎn)：多看、多問、多學(xué)，從而不斷使自己提高。為此我希望能在不久的將來能夠從現(xiàn)在對(duì)模塊的安裝與調(diào)試，做到對(duì)模塊的設(shè)計(jì)，從而在所里能創(chuàng)出屬于自己的一片新天地。致謝本論文的設(shè)計(jì)主要是我在實(shí)習(xí)單位的師傅李元的悉心指導(dǎo)下完成的?？梢哉f李師傅在我進(jìn)五十一所后，不論在學(xué)習(xí)上還是在工作中，都給了無微不至的關(guān)懷，每當(dāng)我在工作中碰到困難和不懂的問題都能耐心的和我講解，可以說他讓我受益匪淺。從這次的論

13、文課題開題到課題的設(shè)計(jì)，學(xué)作等一系列問題都是在他的細(xì)心指導(dǎo)下完成的。經(jīng)過進(jìn)半年的實(shí)習(xí)時(shí)間下來，李師傅淵博的專業(yè)知識(shí)，精益求精的工作作風(fēng)，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)，讓我在不斷提高專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，也提高了個(gè)人素質(zhì)，相信也必將在今后的工作和學(xué)習(xí)中繼續(xù)指引我前進(jìn)。在此對(duì)李師傅表示我最誠摯的謝意！我還要感謝大學(xué)三年給我很大指導(dǎo)和幫助的輔導(dǎo)員錢慧娟，能成為她的學(xué)生是我的榮幸，在此瑾向錢老師表示我最誠摯的謝意！同時(shí)，還要感謝我大學(xué)的實(shí)習(xí)指導(dǎo)老師蘇桂英。最后，感謝我的家人，是他們在我的學(xué)習(xí)和生活上給予了我巨大的物質(zhì)和精神上的支持，讓我不怕困難，勇往直前，堅(jiān)持到底！

14、謝謝他們！參考文獻(xiàn)：1. J. PAUL. Shelton “Impedances of Offset Parallel-Coupled Strip Transmission Lines” MTT-14 , No .1 January 1996 , PP . 7-15.2. E. G. Cristal & L. Young “Theory and Tables of Optimum Symmetrical TEM Mode Coupled Transmission Line Directional Couplers ” , MTT-13 , No.5 September 1965. PP. 5

15、44-558.3. 袁孝康，項(xiàng)家楨.定向耦合器設(shè)計(jì)專輯.上海微波設(shè)備研究所出版社 1978.5 公司印章管理制度一、目的 公司印章是公司對(duì)內(nèi)對(duì)外行使權(quán)力的標(biāo)志，也是公司名稱的法律體現(xiàn)， 因此，必須對(duì)印章進(jìn)行規(guī)范化、合理化的嚴(yán)格管理，以保證公司各項(xiàng)業(yè)務(wù)的正常運(yùn)作，由公司指定專人負(fù)責(zé)管理。二、印章的種類1、 公章，是按照政府規(guī)定，由主管部門批準(zhǔn)刻制的代表公司權(quán)力的印章。2、 專用章，為方便工作專門刻制的用于某種特定用途的印章，如：合同專用章、財(cái)務(wù)專用章、業(yè)務(wù)專用章、倉庫簽收章等。 3、手章(簽名章)，是以公司法人代表名字刻制的用于公務(wù)的印章。三、印章的管理規(guī)定1、 印章指定專人負(fù)責(zé)保管和使用，保管

16、印章的地方(桌、柜等)要牢固加鎖，印章使用后要及時(shí)收存。2、 財(cái)務(wù)專用章由財(cái)務(wù)部負(fù)責(zé)保管，向銀行備案的印章，應(yīng)由財(cái)務(wù)部會(huì)計(jì)、總經(jīng)辦分別保管。 3、印章要注意保養(yǎng)，防止碰撞，還要及時(shí)清洗，以保持印跡清晰。4、一般情況下不得將印章攜出公司外使用，如確實(shí)因工作所需，則應(yīng)由印章管理員攜帶印章到場蓋章或監(jiān)印。 5、印章管理人員離職或調(diào)任時(shí)，須履行印章交接手續(xù)。四、公章刻制印章需本公司法人代表批準(zhǔn)，并由印章管理專責(zé)人負(fù)責(zé)辦理刻制并啟用并交由專人進(jìn)行保管。 五、印章的使用1、 使用任何的印章，需由相應(yīng)負(fù)責(zé)人審核簽字。為方便工 作，總經(jīng)理可授權(quán)印章管理專責(zé)人審核一般性事務(wù)用印。2、 用印前印章管理人員須認(rèn)真審核，明確了解用印的內(nèi)容和目的，確 認(rèn)符合用印的手續(xù)后，在用印登記簿上逐項(xiàng)登記，方可蓋章。 3、對(duì)需要留存的材料，蓋印后應(yīng)留存一份立卷歸檔。 4、不得在空白憑證、便箋上蓋章。 5、上報(bào)有