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2.2.1 矩形波导中的电磁场分布 9
2.2.2 矩形波导传输特性 10
2.2.3 规则波导的设计问题 12
2.3 阻抗变换器 13
2.3.1 四分之一波长阻抗变换器 13
2.3.2 多节 阻抗变换器 16
2.4 本章小结 17
3 波导-微带探针过渡 18
3.1 使用微带探针结构的意义 18
3.2 微带探针的形式 18
3.3 影响因素 19
3-4 本章小结 20
4 结构仿真设计 21
4.1 参数选择 21
4.1.1 输入阻抗 21
4.2 仿真与优化 23
4.2.1 结构 23
4.2.2 仿真 24
4.4 两个优化的结构 25
4.5 本章小结 28
结 论 30
致 谢 31
参考文献 32
1 绪论
1.1 引言
随着毫米波技术在无线通讯和雷达系统等军事领域中发挥出的巨大优势，以及其在民用方面所具备的广阔的应用前景，使得成本低、体积小、可靠性高和便于大规模制作的毫米波单片集成电路（MMIC）得到了广泛的应用。在毫米波单片集成电路中, 微带线是最重要的传输线。而在毫米波的测试和传输系统中, 矩形波导仍然是主要的传输线，所以波导电路与微带电路的结合是必不可少的，其中应有最广泛的便是波导到微带的转换。于是如何实现从矩形波导接口到微带线的转换就成为毫米波工程应用研究中的一个有价值的课题。论文网
目前常见的几种波导-微带过渡结构主要有：波导—脊波导—微带过渡、波导—对极鳍线—微带过渡、波导—探针—微带过渡。这些结构在一定范围内都可以实现较宽的带宽。在波导一探针一微带过渡中，根据探针的结构不同，又可以分为同轴探针过渡和微带探针过渡。微带探针型过渡结构是从同轴探针发展而来，探针的输入阻抗是探针宽度、长度、波导终端短路距离以及频率的函数，可选择一定的探针宽度、长度和波导终端短路距离，使其成为相对稳定的结构，这种结构在较宽的频率范围内，探针输入阻抗变化很小。
1.2 微波仿真软件
以前在微波领域，元器件的设计和计算基本采用理论和实验相结合的方法，大量的计算采用全波分析法来完成。但随着微波器件适用频率的提高，对器件的指标要求也越来越高，而设计周期却越来越短，传统的设计方法己不能满足微波器件设计的要求，使用高频电磁场仿真软件进行微波元器件的设计已经成为微波电路设计的必然趋势。鉴于此，国外公司开发了多种高频电磁场仿真软件，较著名的有Ansoft公司的AnsoR HFSS、REMCOM公司的XFDTD以及CST公司的CST MICROWAVE STUDIO等。
文中的波导-微带过渡设计均采用HFSS软件进行仿真和分析。HFSS，即High Frequency Structure Simulatioil的简称，是世界上第一个商业化的三维结构电磁场仿真软件，可以分析仿真任意三维无源结构的高频电磁场，可以直接得到特性阻抗、传播常数、s参数以及电磁场、辐射场等结果，可以计算由材料分配带来的衰减和损耗，广泛的应用于天线、滤波器、功分器、隔离器的设计以及电磁兼容、天线布局等问题的计算。HFSS的理论基础是有限元法，采用自适应网格剖分、切向元等专项技术，集成了工业标准的建模系统，提供了功能强大作图工具，直观的后处理器及独有的场计算器，可以计算分析各种复杂的电磁场，并可对任意的参数进行优化和扫描分析。