阻抗匹配技术在微波传输系统中有着广泛而重要的应用。当连接两段特性阻抗不同的波导时,会因为反射而降低传输系统的功率容量和传输效率,严重时会导致系统无法正常工作。为了解决阻抗不匹配的问题,需要设计阻抗匹配电路。对于阻抗匹配电路,在指定工作带宽和匹配段长度范围一定的情况下,为了尽可能地缩短匹配段的长度,国际微波界的先贤们做了大量的理论研究。出于方便计算匹配结构尺寸以及反射系数的考虑,前人们添加了很多限制条件,设计出“最佳匹配方案”即传统的四分之一波长阶梯阻抗匹配。但因为限制条件的影响,这些设计方案并非是最佳的。随着三维电磁仿真软件发展地日益成熟,可以很方便地运用软件来进行复杂的数值计算,因此可以考虑逐步放开限制条件进行优化以获得性能更好的匹配电路。本论文的研究目的是设计出比传统阶梯阻抗匹配电路的匹配段长度更短同时最高反射系数更低的匹配电路。设计思路是:先逐步放开传统阶梯阻抗匹配电路中的限制条件进行优化,以尝试获得匹配性能更好的匹配电路。然后采用对称和非对称的复杂截面传输线进行设计,设计出单级复杂传输线阻抗匹配电路和双级复杂传输线阻抗匹配电路。对比各个设计方案的最高反射系数和匹配段长度,最终获得最佳设计方案。考虑到人们对于低制造成本的需求,本论文中的所有设计方案均采用准平面设计。本文的研究工作主要如下:1、理论计算传统的单级四分之一波长传输线阻抗匹配电路的初始结构参数并建模。对初始模型逐步放开限制条件进行优化设计,然后采用单级复杂截面传输线设计阻抗匹配电路。比较各设计方案的性能指标得到单级波导阶梯阻抗匹配电路的最佳设计方案:单级非对称的五阶复杂截面传输线阻抗匹配电路。2、理论计算传统的二级四分之一波长传输线阻抗匹配电路的初始结构参数并建模。对初始模型逐步放开限制条件进行优化设计,采用双级复杂传输线来设计阻抗匹配电路。比较各设计方案的性能指标。得出双级波导阶梯阻抗匹配电路的最佳设计方案:非对称的双级五阶复杂截面传输线阻抗匹配电路。3、为了验证模拟仿真结果的正确性,选一个优化方案进行加工测试,并对测试结果进行分析。4、归纳总结本论文的设计并对下一步工作进行展望。