一種Ka波段開槽波導(dǎo)空間功率合成器的設(shè)計(jì)
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忽略槽間互耦影響，每個(gè)耦合槽帶來的不連續(xù)性用并聯(lián)在傳輸線上的一對復(fù)阻抗單元等效。如圖3所示。電導(dǎo)GK與電納BK分別代表第K個(gè)耦合槽帶來的不連續(xù)性；Y0為波導(dǎo)特性導(dǎo)納；LK(K=1，2，…，N)為第K個(gè)波導(dǎo)即微帶過渡單元中心和第(K+1)個(gè)波導(dǎo)即微帶過渡單元中心的距離。那么每一節(jié)波導(dǎo)部分的合導(dǎo)就是：
在特定頻率下，阻抗單元的虛部消失，表現(xiàn)為純電導(dǎo)，即耦合槽的輻射電導(dǎo)。諧振長度的尋找可通過CST仿真來實(shí)現(xiàn)。以開槽長度為優(yōu)化參數(shù)，Im Y11為優(yōu)化目標(biāo)，當(dāng)Im Y11=0時(shí)，長度就是此時(shí)的諧振長度。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/186673.htm
為使槽與波導(dǎo)達(dá)到良好匹配而降低駐波，開槽單元的電導(dǎo)必須滿足以下條件：
式中：
；x為耦合槽偏離波導(dǎo)，中心線的距離；a，b為波導(dǎo)尺寸。因?yàn)?路等功率分配，gi均取1／4，則根據(jù)上式可近似得到4路耦合槽相對波導(dǎo)中心距離。
開槽寬度根據(jù)擊穿強(qiáng)度確定，在開槽的中心部位，槽邊之間的電壓達(dá)到最大值，此處應(yīng)有擊穿電壓3～4倍的余量。在耦合系數(shù)相同的情況下，每個(gè)耦合槽上分擔(dān)的輻射功率是相同的，則每個(gè)槽上的最大電壓為：
式中：Enp為發(fā)生擊穿時(shí)的電場強(qiáng)度，由此可得最小槽寬。實(shí)際上，槽寬還必須兼顧加工的難易程度，若槽寬太小，則無法用常規(guī)機(jī)械加工手段實(shí)現(xiàn)。通過以上分析推導(dǎo)，可得波導(dǎo)開槽的尺寸、位置初始值。
方法二：波導(dǎo)槽位置、尺寸的設(shè)計(jì)可用全波分析方法對整個(gè)功分合成器建模，然后進(jìn)行迭代求解。但由于結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，這種方法將耗費(fèi)大量機(jī)時(shí)。理想的功率分配／合成網(wǎng)絡(luò)要求每一個(gè)分配和合成單元都有相同的放大幅度和相位。對于每個(gè)單一的波導(dǎo)——微帶過渡單元來說，設(shè)計(jì)的目標(biāo)是達(dá)到恰當(dāng)?shù)牟▽?dǎo)到微帶的耦合。這可以通過調(diào)整錐形微帶線外形、開槽寬度、長度和它距離波導(dǎo)邊的距離來獲得。而整個(gè)分配／合成網(wǎng)絡(luò)就可以通過級(jí)聯(lián)N個(gè)波導(dǎo)——微帶的過渡單元來實(shí)現(xiàn)。
基于該方法，一個(gè)4路的功率分配／合成網(wǎng)絡(luò)就可以設(shè)計(jì)出來了。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以等效為4個(gè)波導(dǎo)即微帶過渡單元的級(jí)聯(lián)。每個(gè)單元都包含一個(gè)波導(dǎo)寬邊的徑向槽和一個(gè)錐形微帶線。因此該網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)就可以簡化為單個(gè)的波導(dǎo)——微帶過渡單元的設(shè)計(jì)。
1．2 開槽波導(dǎo)空間合成器的結(jié)構(gòu)
開4個(gè)槽的波導(dǎo)功率合成器拓?fù)鋱D如圖3所示。它由4個(gè)開在輸入波導(dǎo)同一E面的槽組成，這些槽將輸入功率分為4路同相等幅的信號(hào)。每路信號(hào)耦合進(jìn)入錐形微帶線后，饋入固態(tài)功率放大器件，放大后的信號(hào)由具有同樣槽的輸出波導(dǎo)合成。在每個(gè)波導(dǎo)最后一個(gè)槽后放置短路面，距槽中心距離為1／4波長的奇數(shù)倍。
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