Ka波段宽带谐波抑制型定向耦合器设计

"该文提出了一种Ka波段的宽带谐波抑制定向耦合器设计，旨在解决传统分支线定向耦合器带宽有限且易受谐波信号影响的问题。这种新型耦合器在双支节定向耦合器的基础上增加了额外的支节，并将传输线支节替换为低通滤波结构，以抑制高次谐波，从而提高定向耦合器的带宽和微波元件的性能。仿真结果显示，该耦合器的反射系数和隔离度小于-15dB，传输损耗小于3.8dB，相位差稳定在90°，并具有1GHz的增宽效果。" 本文主要讨论了微波技术中的关键组件——定向耦合器，特别是在Ka波段（大约26.5至40GHz）的应用。传统的双支节定向耦合器存在带宽窄和谐波干扰大的缺点，这会影响线性化器等微波元件的性能。为了解决这些问题，作者提出了一种创新设计，即三支节定向耦合器，并结合低通滤波器结构来抑制谐波。 首先，文中介绍了定向耦合器的基本原理，它们通常由两根平行的传输线组成，通过分支线实现主通道和副通道之间的耦合。分支线的长度和间距选择为1/4波长，以确保理想的耦合效果。然后，通过对比传统的双支节定向耦合器，强调了新设计的改进之处，即额外的支节可以显著扩大耦合器的带宽，而低通滤波器结构则能有效减少高次谐波的影响。 仿真结果证实了设计的有效性，新设计的定向耦合器在29至31GHz的频率范围内表现出良好的性能。反射系数和隔离度均低于-15dB，表明了良好的信号反射控制和隔离能力。传输损耗小于3.8dB，波动范围仅为0.5dB，保证了信号传输的效率和稳定性。相位差维持在90°，这对于需要精确相位关系的应用至关重要。此外，相比于双支节设计，带宽增加了1GHz，这对于需要更宽频率响应的系统来说是一个显著的提升。 这种宽带谐波抑制定向耦合器设计为微波元件提供了更优的性能，尤其是在需要抑制谐波和宽频带操作的场合。它有潜力被广泛应用于无线通信、雷达系统、卫星通信以及其他微波集成电路中，提高整体系统的效率和可靠性。通过这种技术，可以进一步推动微波技术的发展，满足日益增长的高速、宽带通信需求。