论文部分内容阅读
移相器是现代相控阵天线中的一种重要部件。根据设计要求,本文研制了一种L波段大功率功分移相器。主要研究了利用多种仿真设计软件和MATLAB软件,高效、准确地对大功率微波器件进行仿真设计,以达到一次设计成功的目标。主要研究内容分为三部分。第一部分介绍了ANSYS Icepak软件、ANSOFT HFSS软件、ANSOFT Designer软件、MATLAB软件、功分器的基本原理、PIN二极管的基本原理、二极管移相器的原理。重点讲述了几种主要的二极管移相器的工作原理。第二部分主要介绍了微波功分器的设计。采用MATLAB软件,编写了功分器泰勒分布综合程序和大功率功分器功率容量分析程序,提高了设计效率。详细介绍了如何利用ANSOFT Designer软件和ANSOFT HFSS软件,对微波器件进行协同仿真设计。重点讲述了隔离电阻分布参数对功分器的影响。提出了一种采用“王”字形结构电阻图形的双引线法兰电阻设计方法。通过这种隔离电阻,可以大大地改善大功率功分器的性能。第三部分主要介绍了微波移相器的设计。通过采用ANSYS Icepak软件,对PIN二极管电路进行了细致地热仿真,确保了PIN二极管在大功率情况下的工作寿命。在移相器的微波仿真设计时,充分发挥了协同仿真的优势。对8种移相状态下的指标都进行了优化,确保了移相器的微波性能。固定衰减器采用了两种厚度不同的微带电路拼接使用,其损耗和相位与移相器相同。研制过程中,采用了精细的协同仿真方法。首先对二极管、金带、各种焊点、电阻等电路中的不连续性都在ANSOFT HFSS软件中进行了三维仿真。然后在ANSOFT Designer软件中,对整个组件进行了系统仿真。通过协同仿真方法,对整个功分移相器的完整模型进行仿真,只需要不到一分钟的时间。这种方法,很好地解决了对复杂微波组件进行整体仿真的难题。通过试验发现,在1.28GHz~1.38GHz的频率范围内,该组件的插入损耗小于1.35dB,相位误差小于±1.3度,驻波小于1.27,所有指标均优于研制要求。证明这种设计方法的仿真结果与实测结果基本一致,从而实现了一次成功的研制目标。