【正文】 4）帶入式（32）化簡得： （35）將式（34）、（35）代入式（32）中得到： （36）由式（36）得到正交模耦合器的端口隔離度 主要是由與隔板平行的入射信號（即端口 3）的駐波引起的，與和它垂直的入射信號關(guān)系不大。 對于隔膜正交模耦合器來說，另外一個重要的參數(shù)就是軸比AR 。引起的。時，由相位偏離引起的隔膜正交模耦合器的圓極化軸比為 0dB。我們可以得出：在隔膜正交模耦合器的設(shè)計中，如果將隔板設(shè)計優(yōu)良的話將對左旋圓極化信號/右旋圓極化信號產(chǎn)生一個非常小/非常大的比值，這個比值我們定義為分極化函數(shù)，它可以作為隔膜正交模耦合器設(shè)計中的估值函數(shù)： （37）如果得到最優(yōu)化的分極化函數(shù)值，就實現(xiàn)了良好的分極化。 或177。Fdf的取值范圍是0~1，值為0時表示是理想正交模耦合器，值為1表示正交模耦合器完全不能實現(xiàn)分極化功能。因此在設(shè)計時，必須同時關(guān)注分極化能力和端口隔離度這兩個參數(shù)上面分析了正交模耦合器的S參數(shù)和軸比。下面給出隔板正交模耦合器的結(jié)構(gòu)分析 在本節(jié)下，著重介紹隔膜正交模耦合器的結(jié)構(gòu)及仿真模型，同時用一小節(jié)的篇幅介紹Boifot型正交模耦合器。該論文旨在設(shè)計一種正交模耦合器。階梯型金屬隔膜正交模耦合器將極化轉(zhuǎn)換和分極化兩種功能同時實現(xiàn)。該正交模耦合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計與本文所設(shè)計的正交模耦合器在結(jié)構(gòu)上有相同之處，只是輸入、輸出端口的區(qū)別，故可借鑒。 隔膜正交模耦合器平面結(jié)構(gòu)圖 隔膜正交模耦合器仿真結(jié)構(gòu)圖同時也借鑒了德國布萊梅大學(xué)R. Ihmels, U. Papziner和 F. Arndt 教授所著的一論文《波紋狀隔板OMT的場論設(shè)計》?；谒瞿５纳⑸渚仃嚕撛O(shè)計考慮了下述兩種影響，有限的隔膜厚度和在所有的不連續(xù)面上高階模相互作用的影響。+0176。帶寬10%。 波紋狀隔膜正交模耦合器結(jié)構(gòu)它結(jié)合了結(jié)構(gòu)緊湊、隔膜結(jié)構(gòu)固有OMT特征，以及寬帶相位轉(zhuǎn)移了波紋狀波導(dǎo)性能的特點。 Boifot正交模耦合器的結(jié)構(gòu)分析Boifot OMT可以被看做旋轉(zhuǎn)柵門結(jié)的一種形式，這個結(jié)構(gòu)里3，4兩個端口被折疊平行于公共端口。這些端口相結(jié)合，并且通過切比雪夫或者巴特沃斯轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)高度的波導(dǎo)。引腳數(shù)量，位置以及直徑是考慮由側(cè)臂端口引起的薄膜電抗大小后選定的，這個側(cè)臂端口為了保證主臂的電流只允許低電阻回路。盡管公共臂可以支持六種模式即TE10，TE11，TE01，TM11，TM20和TE20。 高階模的激勵決定了分離和匹配的帶寬。盡管如此，如果激發(fā)，由此產(chǎn)生的電抗必須調(diào)整。公共臂波導(dǎo)凸出的邊緣部分要對齊以在邊緣處表面支持TE11和TM11模的激勵。它有四個物理端口和5個電氣端口。薄膜為水平信號充當(dāng)斜轉(zhuǎn)接頭。薄膜的位置偏差達(dá)到薄膜厚度的一半時，會降低2dB的匹配性能。為這個項目設(shè)計的功率合成器很簡單，有在全頻段的優(yōu)秀表現(xiàn)。這個合成器有長度相當(dāng)小這個優(yōu)點。令人驚奇的是，這個降低長度的設(shè)計方案，使得這樣一個簡化過的幾何作品，能和克爾設(shè)計的復(fù)雜E面Y結(jié)結(jié)構(gòu)相媲美。 功率合成器 (a)結(jié)構(gòu) （b）s參數(shù)C．方形波導(dǎo)到矩形波導(dǎo)的過渡 為了將方波導(dǎo)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€標(biāo)準(zhǔn)高度波導(dǎo)，選用一個四分之一波長轉(zhuǎn)換器。該轉(zhuǎn)換器的另一個特點是它可以通過數(shù)學(xué)的推導(dǎo)，擴(kuò)展為多段式，以用于更寬的帶寬。這個OMT選用四個切比雪夫結(jié)。設(shè)計的方形波導(dǎo)到標(biāo)準(zhǔn)高度波導(dǎo)的轉(zhuǎn)換器。為了使端口傳輸出正交信號到側(cè)臂端口，這個轉(zhuǎn)換器被放置在整個分塊中的E面彎曲面后。（a）E面彎曲面 （b）結(jié)果 上述是Boifot正交模耦合器的結(jié)構(gòu)及仿真特性，與下文的隔膜正交模耦合器仿真結(jié)果對比后可知，該Boifot結(jié)構(gòu)帶寬確實要比隔膜型正交模耦合器帶寬寬許多。實物裝配注意事項：為了便于裝配，在功率合成器部分，側(cè)臂和公共臂結(jié)合部分的角度重新進(jìn)行了設(shè)計[2]。/45176。除了減小質(zhì)量和尺寸外，加工公差和低損耗是最需要考慮的因素。在結(jié)上產(chǎn)生的高階模，被困于不良匹配或者在OMT的公共臂上十分弱。共振的信號的一部分被轉(zhuǎn)換為基波模，傳輸損耗由于寄生波的幅度而有所增加。隔膜尖端的彎曲對OMT響應(yīng)的影響不大。對于主/側(cè)臂的隔離度有相同的結(jié)論。諧振傳輸幅度會上升1dB。我們認(rèn)為，在較高頻率，限制能否按比例縮放該結(jié)構(gòu)的因素是能否很好控制使隔膜邊緣與分塊以及整個腔室保持充分的接合。 在設(shè)計完整個OMT各主要結(jié)構(gòu)之后，需要將它們組合成一個完整的OMT結(jié)構(gòu)。作為完整的結(jié)構(gòu)，它非常復(fù)雜也比單個OMT部分龐大，所以最好是能夠分開優(yōu)化各部件并且用有最好結(jié)果的部件構(gòu)成OMT。盡管采用了不同的補償技術(shù)，但仍有不足。通過施加邊界條件減少仿真時間。因此下面就隔膜正交模耦合器的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了仿真和分析。并將結(jié)果記錄如下。端口定義都在圖中標(biāo)出 階梯型隔膜 三角形隔膜 圓弧形隔膜 在接下來的小節(jié)中，對這三種模型分別進(jìn)行仿真，分析其結(jié)構(gòu)規(guī)律，并找出某個最優(yōu)的結(jié)構(gòu)尺寸。 三角膜片仿真結(jié)果 這三種結(jié)構(gòu)中，屬三角結(jié)構(gòu)最為簡單。這表現(xiàn)在仿真結(jié)果上，同一定義端口之間的相位差，是正負(fù)相反的。 三角傾角設(shè)置 在12GHZ上垂直極化波有多個窄帶有較好的回波損耗特性，隨著傾角的改變，在不同的窄帶上，回波損耗的性能會有不同的好壞轉(zhuǎn)變。 差分相移保持在100176。有所差距 三角膜片仿真最優(yōu)化結(jié)果 在上述眾多仿真數(shù)據(jù)中，選取一組最優(yōu)化的結(jié)果。傳輸系數(shù)基本保持在3dB，表明從輸入端口輸入后，水平極化波和垂直極化波的功率皆被一分為二，分配給兩個輸出端口。 階梯膜片仿真結(jié)果 這三種結(jié)構(gòu)中，階梯結(jié)構(gòu)，最為復(fù)雜，但是仿真的結(jié)果也是最好的。至于各階梯的長度，高度設(shè)定一初值后就不再改變。（a）水平極化（b）垂直極化 改變長度后回波損耗的變化比較上圖后發(fā)現(xiàn)，水平極化基本不受影響，主要比較垂直極化波的特性影響。 階梯膜片仿真最優(yōu)化結(jié)果從上述幾組數(shù)據(jù)中。、水平極化的回?fù)軗p耗特性。3端口為90176。 圓弧狀膜片仿真結(jié)果 圓弧狀隔膜實在三角隔膜的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來，使三角的斜邊改變?yōu)閳A弧狀。、3mm、4mm情況下垂直極化波及水平極化波的回波損耗特性。 垂直極化波的回波損耗 水平極化波的回波損耗 圓弧狀膜片仿真最優(yōu)化結(jié)果 選取上述數(shù)據(jù)中，最優(yōu)的一組數(shù)據(jù)單獨當(dāng)真，即當(dāng)厚度為3mm時。 垂直極化、水平極化波輸入端口的回波損耗都在25dB以下（a） S31(b) S21 傳輸系數(shù) 差分相移經(jīng)過仿真分析對比，該最優(yōu)化設(shè)計滿足設(shè)計基本要求。其中實線是階梯隔膜的回波損耗，可以看到，在該頻段上，其回波損耗都保持在20dB以下。根據(jù)對稱性，3端口情況類似。點線是三角隔膜的差分相移，接近水平直線的是階梯隔膜，最下面一條線是圓弧隔膜，可以發(fā)現(xiàn)，三角與階梯、圓弧相差一正負(fù)號。經(jīng)比較可得，三種隔膜中，以階梯的性能為更優(yōu)。結(jié)束語經(jīng)過兩個多月的學(xué)習(xí)和工作，我終于完成了這篇論文。在這段時間里，我學(xué)到了很多知識也有很多感受。雖然一開始各方面都遇到瓶頸，感覺無從下手，但通過自己的努力以及老師同學(xué)的幫助，每一次都能有所進(jìn)步。從這次畢設(shè)中，我加深了對電磁場基礎(chǔ)知識的理解，同事也更好的學(xué)會了HFSS軟件的操作，更熟練，更靈巧?？粗约旱姆抡娼Y(jié)果，得出一組組數(shù)據(jù)，確實令人欣慰，雖然這些數(shù)據(jù)并不盡如人意。這次做論文的經(jīng)歷也會使我終身受益，我感受到做論文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己學(xué)習(xí)的過程和研究的過程，沒有學(xué)習(xí)就不可能有研究的能力，沒有自己的研究，就不會有所突破，那也就不叫論文了。致 謝本次設(shè)計是在黃曉東老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成的，從課題選擇到具體構(gòu)思和內(nèi)容，無不體現(xiàn)著黃老師的辛苦付出。在此向各位老師表示深深的感謝和崇高的敬意。希望這次的經(jīng)歷能讓我在以后學(xué)習(xí)中激勵我繼續(xù)進(jìn)步。正是有了你們的悉心幫助和支持，才使我的畢業(yè)論文和畢業(yè)設(shè)計順利完成，在此向南京郵電大學(xué)，電磁場與技術(shù)系的全體老師表示由衷的謝意，感謝他們四年來的辛勤栽