微波多端口網絡的仿真設計與分析.pdf

1、任何微波系統(tǒng)都包含許多功能不同的微波器件。微波器件在微波系統(tǒng)中起著對微波能量的定向傳輸、分配等重要作用。如果不匹配，就會造成傳輸能量的損失，所以，匹配性能良好的微波器件一直是射頻器件設計人員追求的目標。 Ansoft公司的高頻結構仿真器(HFSS)是一個采用有限元法的三維電磁場仿真軟件，可以處理任意形狀的微波電路和元件結構，并可考慮電介質材料、磁性材料、薄膜電阻材料和有損導體材料。用戶通過交互式界面，可輸入高頻元件或電路的幾何結

2、構、材料類型、端口位置、端口特性阻抗等參數(shù)進行仿真設計。本文利用HFSS，針對典型的微波三端口、四端口、五端口、六端口微波器件分別進行了仿真設計，對所設計的多端口微波器件的輸入反射系數(shù)進行了仿真分析，并就其結構尺寸的變化對匹配性能隨頻率變化的影響作了討論，給出了尺寸選擇依據(jù)。 文中三端口的匹配是在接頭區(qū)加入了一個非互易的鐵氧體圓柱，通過調節(jié)圓柱的半徑，使其各個端口達到了良好的匹配，并獲得了較寬的頻帶。 四端口的匹配采用了

3、兩種匹配方法。金屬圓柱與膜片相結合、金屬圓錐與圓柱相結合。圓柱與膜片的結合匹配變量較多，先對各個變量分別進行優(yōu)化分析，最后對各種優(yōu)化分析的結果綜合考慮，得到了優(yōu)化的結果，最終使所設計的魔T達到了良好的匹配和較好的頻率特性。圓錐與圓柱相結合的魔T，通過匹配圓柱的直徑和高度調節(jié)就達到了很好的匹配效果和寬帶特性。不但中心頻率的反射系數(shù)低，而且頻帶寬，其性能優(yōu)良。 五端口結匹配元件的形狀為金屬圓柱體，通過調節(jié)金屬圓柱半徑，最終達到了各端