设计一个紧凑的宽带90°基于Double-Corner-Cut方形槽波导扭曲

文摘

新紧凑宽带波导捻double-corner-cut方形槽。特别是,该模块是由两层衬底和三个铜包覆层,可以用作波导和宽带滤波器。double-corner-cut广场槽是铭刻在每个金属层相对旋转。发现优化模块可以提供不少于6.1%的带宽10分贝回波损耗水平或4.3% 20分贝水平最小长度为0.07波导宽度。

1。介绍

波导转折往往需要提供极化旋转waveguide-based组件之间。之前他们也通常分配天线为了改变天线极化。商用扭转采用连续旋转,但他们并不适合集成应用程序,因为他们的大尺寸。商业化的典型长度90°连续曲折波导宽度的5倍保证驻波比小于1.1的(SWR)完整的波导带(1]。同时,严格的曲线结构使得它们困难和昂贵的制造。为了减少扭曲的扭曲的波导体积和纵向长度,一步是记录在文献[2- - - - - -6]。在[4),一个圆形波导插入两个相邻措施改善阻抗带宽。使用多个矩形步骤来实现任意偏振旋转(7- - - - - -10]。中给出的步骤扭转(740%的带宽)可以提供一个40 db回波损耗水平的纵向长度等于1.86波导宽度。单步扭由double-corner-cut广场波导(11)可以形成极短的曲折(约0.296波导宽度)而显示相对广泛的带宽(31%在30分贝回波损耗级别)。double-corner-cut广场配置介绍了波导捻度设计。

例如,通过介质衬底插入一个喇叭天线实现陷波滤波器的目的(12,13)和金属板实现矩形圆波导传输(14),Barbuto等人dielectric-based极短(约0.106波导宽度)波导捻(15]。介质衬底可以进一步减少扭曲的纵向长度;他们的机器也可以采取标准的PCB,这将有效地降低他们的成本和重量。然而,它们的阻抗带宽可以使用电感加载槽相对狭窄,因为戒指。这使得它们很难被使用在很多通信场景(特别是在卫星通信的场景,有严格要求的速度和信息容量)。

提出了一个紧凑的宽带90°波导捻基于介质衬底。相比dielectric-based波导扭曲报道(15),其配置induction-loaded开槽环,double-corner-cut广场槽的配置提出了更广泛的带宽和更紧凑的尺寸。特别是10分贝回波损耗水平从1.52%增加到6.1%,20分贝的回波损耗水平从0.24%增加到4.3%,而扭曲的纵向长度从0.106降低波导宽0.07波导宽度。

2。拟议的结构和工作模式的概述

拟议的90°波导如图1。关键参数如下:衬底广场宽度W_年代= 26.8毫米,狭缝宽度W_c= 9.1毫米,宽度和double-corner-cut广场年代_c= 4毫米。这两个切角正方形的对角线对槽广场如图1(一)。特别是,该模块包含两个双面覆铜箔层压板表(F4B 0.8毫米的厚度和介电常数ε_r三个double-corner-cut = 2.55),正常旋转方块蚀刻,如图1 (b)。然后,提出了模块之间插入两个连接和相互正交wr - 90波导部分,如图1 (c)。旋转角度的方块−45°,分别为0°、45°。

没有切角,方形波导两种占主导地位的简并模式,TE₁₀和TE₀₁模式。他们拥有相同的共振频率和垂直的电场分布和相互是解耦的。

切角,两种主导模式相互耦合,和共振频率分裂。作为比较,没有切角的电场分布,如图2。

如[16),工作模式的切角波导TE和TM模式。他们的电场可以被视为扰乱差异和和TE的组合₁₀和TE₀₁模式领域平等级和电气组件,分别(17]。这些摄动模式,名叫TE_1e和TE_1米,导致电场分布是平行或垂直于这个平面穿过街角的顶点。更重要的是,截止频率的变化与规范化的基本尺寸参数和模块的宽带性能在double-corner-cut广场详细讨论了波导(11]。因此,我们引入double-corner-cut广场配置dielectric-based波导捻为了实现宽带性能。

电场分布优化模块对不同截面的11.3 GHz频率图所示3。从数据可以看出3(一个)和3 (e)他们的工作模式是TE₁₀和TE₀₁在指定的坐标系如图3 (c),分别。旋转包层截面上的电场分布非常类似于TE_1米模式,逐渐变化的磁场方向垂直于水平的。由于这个double-corner-cut平方的宽带性能报告(11),这里的优化模块工作在同一模式还拥有相对宽带性能。提出了模块之间的差异和报告的一个参考11他们的厚度。在[11),模块的厚度达到0.37波导宽度和厚度的变化会改变谐振频率的转折是视为一个共振腔。在我们提出的模块,两个衬底层使用。共振腔的厚度可以有效地降低底物的使用。

3所示。模拟和测试结果

拟议的90°波导扭曲的时域有限差分(FDTD)方法模拟在中科工作室。优化年代参数和波导捻如图4。可以看出,两个直接连接和相互正交的波导wr - 90没有扭回波损耗水平很高,这意味着几乎所有的微波能量反映。当分配优化的转折,它可以提供6.1%的带宽(11.05 - -11.72 GHz) 10分贝回波损耗水平或4.37% (11.19 - -11.69 GHz) 20分贝水平。在给出阻抗带宽相比15),10分贝和20 db回波损耗水平有效带宽提高。扭曲的纵向长度也能减少从0.106到0.07波导宽度。

研究散射参数与频率变量W_年代,W_c,年代_c数据所示5,6,7,分别。在图5,它可以指出,作为基板的边长平方W_年代增加,共振频率降低由于增加广场的波导腔。在图6,结果表明,共振频率随槽广场宽度的增加W_c。广场上波导腔变小了,小如W_c增加;因此,共振频率随呈现在图5。在图7结果表明,double-corner-cut广场宽度的增加年代_c,共振频率降低。当年代_c= 4.1毫米,三个共振频率附近出现,这会增加的带宽波导有效扭转。优化的参数如下所示:衬底广场宽度W_年代= 26.8毫米,槽宽度W_c= 9.1毫米,double-corner-cut广场宽度年代_c= 4毫米。

优化的实验波导捻参数如图8。拟议中的波导扭曲分配两个相互正交的波导之间也显示在图8。测量是通过一个安捷伦N5244A PNA-X网络分析仪。wr - 90两个波导分配相互正交,和提出了波导捻直接插入两波导间如图8。模拟和测试散射参数大小如图9。对比模拟和测试年代₁₁,后者的结果有一些频率变化和振幅下降,这可能是由于制造和测试误差。从图可以看出9的测试年代₁₁只拥有两个共振频率。共振频率最高的是错过了模拟相比,这是由装配误差引起的。测试结果可能有点大,尤其是当波导扭曲自己组装。

此外,模拟曲线和测试阶段年代₂₁如图10。他们比赛在共振频率附近,线性变化和频率,这意味着沟通的一个小相位失真。这一特点使它适合过滤应用程序。

4所示。结论

紧凑的宽带90°基于double-corner-cut方形槽波导扭曲了这封信。优化模块可以提供不少于6.1%的带宽10分贝回波损耗水平或4.3% 20分贝水平最小长度为0.07波导宽度。带宽和厚度提高很多相比,首先介绍了dielectric-based波导扭曲报道(15]。特别是10分贝回波损耗水平从1.52%增加到6.1%,20分贝的回波损耗水平从0.24%增加到4.3%,而扭曲的厚度从0.106减少到0.07波导宽度。最好的作者的知识,提出了模块可能是有史以来最短的波导扭转当前的文学。此外,模拟曲线和测试阶段年代₂₁合璧在共振频率附近,两个线性变化和频率,这意味着沟通的一个小相位失真。这些特点使其适合紧凑的沟通场景和在一些过滤应用程序。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

引用

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