基于模转换器出口导纳设计双槽深馈源

2010-06-14周建寨史振起

无线电工程 2010年6期

周建寨,史振起

(1.中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北石家庄050081;2.河北太行机械工业有限公司,河北石家庄050000)

0 引言

波纹喇叭的模转换器能够将圆波导中的TE11模转换为波纹波导中的HE11模,在模转换器出口要求HE11模的导纳在零附近,入口导纳值则要趋于无穷大。利用双槽深结构[5]能使喇叭工作于2个频带,双槽结构的导纳为2个槽导纳的合成导纳,模转换器出口的合成导纳在2个工作频段之内在零附近,而在2个工作频段之间的非工作频段存在极值点,并且此时极值点靠近高工作频段。根据双槽深波纹喇叭模转换器出口HE11模的导纳随频率的变化特性设计出模转换器入口的导纳,模转换器入口导纳在2个工作频带内尽可能取大值,而合成导纳的极值点应在2个工作频带之间的非工作频带内,此时极值点靠近低工作频段。从模转换段入口到出口,导纳呈单调变化趋势,合成导纳的极值点由入口的频点移动到出口的频点。同时还根据模转换器出口HE11模的导纳随频率变化特性计算出模变换段后面各段HE11模的导纳,使模转换器后连接的各个槽的导纳具有基本相同的值。这种导纳分布的波纹馈源具有良好的驻波特性和旋转对称的辐射方向图。CHAMP软件仿真的结果证明,利用这种设计方法设计出双频段波纹喇叭具有良好的电气特性。

1 双槽深波纹喇叭的导纳

双槽深结构如图1所示。

图1 双槽深波纹喇叭结构示意图

环加载结构的波纹波导计算公式[2,3]为:

Bm为槽宽阶跃变化引起的导纳变化其计算公式参见文献[2]和文献[4]。

当图1中d0=d1时,环加载波纹结构退化为直槽结构,Bm=0,其导纳计算公式[1]为:

双槽深波纹喇叭的合成导纳的计算公式[1]为:

式中,y1、y2分别为相邻2个槽的导纳值。

2 模转换器出口、入口及其后各槽的导纳

2.1 模转换器出口的导纳

双频段馈源的工作频带一为F1L～F1H,且F1H∶F1L=1.184;工作频段二为F2L～F2H,F2H∶F2L=1.58,并且F2L∶F1L=1.6。模转换器出口的导纳在零附近才能保证在上述2个频段内HE11模实现平衡混合。经过优化设计,模转换器出口的导纳随频率变化的曲线如图2所示。

图2 模转换器输入/输出口导纳

由图2中可看出波纹喇叭模转换段输出口合成导纳在1.11F1L和2.08F1L时导纳为零,实现平衡混合,在1.41F1L出现极值,即合成导纳由+∞变化到-∞。

从模转换器出口以后各槽的导纳值应与图2中的出口导纳曲线相似,即合成导纳的极值点在1.41F1L附近。

2.2 模转换器入口的导纳

根据模转换器出口HE11模的导纳随频率分布的特性,模转换器入口HE11模的导纳分布的极值点应在频带1的高端频点和频带2的低端频点,即在F1H～F2L之间。经过优化,模转换器入口的导纳曲线如图2中的入口导纳曲线所示。合成导纳的极值点出现在1.14F1L,在F1H的导纳为-11.55,应用了部分负导纳。从模转换器入口到模转换器出口,合成导纳的极值点从1.14F1L移动到1.41F1L,而2个工作频段的导纳值在此过程中均成单调降低趋势。