微波 魔T课程设计

微波魔T课程设计魔T的设计一、微波元器件概述：无论在那个频段工作的电子设备，都需要各种功能的元器件。微波系统也有各种无源、有源元器件，它们的功能是对微波信号进行必要的处理或变换，是微波系统的重要组成部分。微波元器件按照性质可分为线性互易元器件、线性非互易元器件以及线性元器件三类。其中线性互易元器件只对微波信号进行线性变换而不改变频率特性，并满足互易定理，主要包括各种微波连接匹配元件、功率分配元器件、微波滤波器件及微波谐振器件等。功率分配元器件可以将一路微波功率按比例分成几路，主要包括：定向耦合器、功率分配器及各种微波分支器。二、波导分支器简介：将微波能量从主波导中分路接出的元件成为波导分支器，它是微波功率分配器件的一种，常用的波导分支器有E面T型分支、H面T型分支和匹配双T。E-T分支：E面T型分支器是在主波导宽边面上的分支，其轴线平行于主波导的10TE模的电场方向。E-T分支相当于分支波导与主波导串联。H-T分支：是在主波导窄边面上的分支，其轴线平行于主波导10TE模的磁场方向。H-T分支相当于并联于主波导的分支线。匹配双T：将E-T分支和H-T分支合并，并在接头内加匹配以消除各路的反射，则构成匹配双Ｔ，也称为魔T。三、魔T原理：魔T是波导分支器的一种，是一种功率分配器元件。E面T分支、H-T分支也是波导分支器。E面T分支是在主波导宽面上的分支，其轴线平行于主波导的TE10模的电场方向。H-T分支是在主波导窄边面上的分支，其轴线平行于主波导的TE10模的磁场方向。将E--T分支和H--T分支合并,并在接头内加匹配以消除各路的反射,则构成匹配双T,如右图所示,它有以下特征:1.四个端口完全匹配.2.端口“①、②”对称，即有3.当端口“③”输入，端口“①、②”有等辐同相波输出，端口“④”隔离。4.当端口“④”输入，端口“①、②”有等辐反相波输出。端口“③”隔离。5.当端口“①或②”输入时，端口“③、④”等分输出而对应端口“②”或“①”隔离。6.当端口“①、②”同时加入信号时，端口“③”输出两信号相量和的1/倍，端口“④”输出两信号差的1/倍。端口“③”称为魔T的H臂或和臂，端口“④”称为魔T的E臂或差臂。魔T具有对口隔离，邻口3DB摔减及完全匹配的关系。由个散射参数可得魔T的[S]矩阵为四、仿真结果与分析：1、在HFSS软件中，建立新的工程。并设置模型单位为mm和模型的默认材料为真空。按照指导书上步骤创建魔T如下图：2、绘制其S参数，如下图：分析：s(p1,p1)是端口P1的自反射,在—10DB以下，由于端口匹配，所以自反射系数应该很小，但并不为零。s(p1,p2)，s(p1,p4)两线重合，这是因为在差支路进入时，p2、p4口输出等幅反向波，又因为存在3DB衰减，所以也不为零。s(p1,p3)口，魔T存在对口隔离的特性，但是和差两路的信号很难消到零，本次设计的魔T在-55到-72之间。3、其场分布图分析：实验过程中由动态图可看出在P4口输入的情况下，P3口处已经看不到有波输出，即实现了对口隔离，而在P1、P2口有等辐反相波输出，与理论一致。实验过程中，我们也尝试了用从其他端口输入，同样可以得到和理论一样的结果。五、实验总结：本次课设内容相对天线设计较简单，主要是通过直观的动态图来验证微波器件的工作特性。显然，HFSS仿真对我们学习微波起到了很大的作用，特别是它的动态图，一下子就能让人理解“对口隔离”这个概念。不过实验中也出现了一些小障碍，主要原因是自己对软件操作不熟悉，经过网上查资料，与同学讨论，最都问题都得到解决。自己回到宿舍还尝试了做其它器件的仿真。总的来说，本次课设相当有趣，希望以后的课设题目也可以有同样的效果。六、参考文献：《微波技术与天线（第二版）》刘学观郭辉萍《微波技术与天线课程设计指导书第二版》刘建霞李鸿鹰