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题目微带型Lange定向耦合器的仿真设计学生姓名吴丹丹学号1210064034所在学院物理与电信工程学院专业班级电信1202班指导教师王新宽完成地点博远楼C1019室2016年05月08日陕西理工学院毕业设计微带型Lange定向耦合器的仿真设计吴丹丹(陕西理工学院物理与电信工程学院电子信息科学与技术专业1202班，陕西汉中723000)指导教师：王新宽[摘要]定向耦合器是微波系统中应用广泛的一种微波器件，它的本质是将微波信号按一定的比例进行功率分配。定向耦合器在微波波段有着广泛的应用，其主要用途有用来监视功率、频率和频谱，把功率进行分配和合成，构成平衡混频器和测量电桥，利用定向耦合器来测量反射功率系数和功率。本文首先介绍了基本的定向耦合器的概念和原理，然后利用ADS电路仿真软件，设计了一种微带型Lange定向耦合器，并对初次仿真的结果进行了优化，达到最好的阻抗匹配，得到了满足指标要求的结果。最后，画出了该Lange定向耦合器电路的版图。[关键词]微带；ADS；定向耦合器；阻抗匹配SimulationdesignofmicrostripLangedirectionalcouplerWudandan（Grade12,Class2,MajorElectronicInformationScienceandTechnology,SchoolofPhysicsandTelecommunicationEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology,Hanzhong723000,Shaanxi）Tutor:WangXin-kuanAbstract:Directionalcouplerisakindofmicrowavedevicesarewidelyusedinmicrowavesystem,itistheessenceofthemicrowavesignalpowerdistributionaccordingtoacertainproportionofthedirectionalcoupler.Directionalcouplersarewidelyappliedinmicrowaveband,itsmainpurposeistomonitorthepower,frequencyandspectrum,thepowerdistributionandsynthesis,abalancedmixerandabridge,tomeasurethepowerreflectioncoefficientandpowerbyusingadirectionalcoupler.Theresultisoptimizedaftertheinitialsimulationuntilitmeetsthedesigntarget.Finally,thelayoutofthepowerdividerispicturedwithADS.Keywords:microstrip,AdvancedDesignSystem；Directionalcoupler;Impedancematching陕西理工学院毕业设计目录引言................................................................................................................11传输线理论及微波网络的散射矩阵.......................................................11.1传输线理论...............................................................................................11.1.1特性阻抗..........................................................................................11.1.2输入阻抗..........................................................................................21.1.3阻抗匹配..........................................................................................21.1.4驻波比（VSWR）............................................................................31.2四端口网络的散射矩阵............................................................................41.3多端口网络的散射矩阵............................................................................42微带型Lange定向耦合器设计原理.......................................................52.1微带线相关知识.......................................................................................52.1.1微带线常用材料..............................................................................52.1.2微带线的有效介电常数和特性阻抗..............................................62.1.3微带线的介质损耗与衰减..............................................................62.2定向耦合器基本概念...............................................................................72.3定向耦合器的分类....................................................................................72.4Lange定向耦合器的设计原理..............................................................92.5微带型Lange定向耦合器的基本指标...................................................93微带型Lange定向耦合器的仿真设计..................................................103.1ADS简介..................................................................................................103.2微带型Lange定向耦合器的设计.........................................................10陕西理工学院毕业设计3.2.1建立工程与设计原理图................................................................113.2.2微带的参数设置.............................................................................133.2.3Lange耦合器的参数设置...............................................................143.2.3Lange耦合器的原理图仿真..........................................................143.2.4微带型Lange定向耦合器电路参数优化.....................................163.2.5结论................................................................................................194微带型Lange定向耦合器的仿真设计的版图......................................20致谢..............................................................................................................21参考文献......................................................................................................22附录：..........................................................................................................23陕西理工学院毕业设计第1页共27页引言微波技术现在是无线电电子学的一个重要分支，已经是现代通信、导航和雷达等领域最敏感的课题之一，发展到如今已经有很久的历史了，无论是在理论上还是实践上，微波科学技术都逐渐成熟，而且最后拥有不少的从业人员。微波波段的电磁波可以穿透电离层,因此卫星通信与宇宙通信卫星、电视广播、和射电天文学的研究等等均需要利用微波来实现，在通信、导航、雷达、遥感、天气、气象、工农业、医疗以及科学的研究等方面得到了更广泛的应用，成为了无线电中电子学的一个很重要的分支趋向[1]。近年来,随着信息技术的不断发展,宽带定向耦合器作为一个重要的微波电路已深入研究,并广泛应用于功分器,波束形成网络，微波混频器等子系统。为了方便携带和移动,小型化的无线电设备是未来的发展趋势，而移动通信所要使用的频段处于微波范围,因此要实现微波电路的更高频率化、小型化和固体化，不仅在实用方面，而且在学术方面都是有很重要的研究价值[2]。本文涉及到的耦合器其实和功分器在其本质上都是用来分配信号的，功分器是平均分配功率（也就是说每个输出口的功率都是相等的），而耦合器则是不均匀的分配功率，耦合器分为输入端、耦合端、直通端、以及隔离端。耦合端功率相比较直通端小。耦合度表示的是耦合端口相对于直通端口的衰减数值。功分器比较适合并联，可以连接天线的数量多，但就是信号损耗比较大。耦合器相对适合串联，虽然可以连接天线的数量少。但是线路可以走的很长，而且损耗比较小。因此研究耦合器是很有意义的[3]。定向耦合器通常是有两种形式实现的，分别是Lange耦合器和带线耦合器。而带线耦合器虽然对电路制作工艺的要求相对较低,但是存在结构复杂、体积大以及集成比较困难等缺点。Lange耦合器确是具有结构紧凑,便于集成的优点,不过一般使用的是陶瓷基板,对电路制作的要求较高,加工所需工艺和成本却限制了它的应用。传统的定向耦合器虽然具有可以设计成任意功率分配比例的优点，但是体积大，对微波集成化方向的发展是不利的，因此寻找功能独特和性能更好的小型定向耦合器，一直都是人们要研究的课题之一。而微带型定向耦合器则是由于具有结构紧凑、制作