[發(fā)明專利]一種毫米波S參數(shù)傳輸幅度標準器設計方法

在審

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• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112597657A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設計）人: 劉杰;陳婷;張娜;楊春濤;程春悅
• 申請（專利權）人: 北京無線電計量測試研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;H01P1/22;H01P11/00;H04L12/26
• 代理公司: 中國航天科工集團公司專利中心 11024
• 代理人: 張國虹

本發(fā)明的一種毫米波S參數(shù)傳輸幅度標準器設計方法，包括如下步驟：步驟1，確定波導口寬邊尺寸a和窄邊尺寸b；步驟2，確定耦合片的耦合孔距離波導邊緣距離s的初值；步驟3，確定耦合孔間距d；步驟4，確定耦合孔的孔徑r及數(shù)量N；步驟5，利用參數(shù)a、b、s、d、r、N進行仿真分析優(yōu)化，獲得最終的波導參數(shù)和耦合片參數(shù)；步驟6，根據(jù)波導的參數(shù)和耦合片的參數(shù)制作波導衰減器，在波導的終端加入吸波負載制作二端口衰減器。該標準器采用波導衰減器實現(xiàn)，其主要用做矢量網(wǎng)絡分析儀檢驗標準中的傳輸幅度標準器；該標準器設計方法主要運用在毫米波頻段，也可用于微波頻段。

技術領域

本發(fā)明屬于標準器技術領域，具體涉及一種毫米波S參數(shù)傳輸幅度標準器設計方法。

背景技術

矢量網(wǎng)絡分析儀是用于測量微波放大器、耦合器、功分器、隔離器等微波網(wǎng)絡的儀器，廣泛應用于微波器件研制、制造、校準等各個環(huán)節(jié)。由于矢量網(wǎng)絡分析儀存在系統(tǒng)誤差，在使用之前必須對其進行校準，校準后為了檢驗儀器的校準狀態(tài)，需要使用一系列具有定標值的檢驗件對矢量網(wǎng)絡分析儀進行檢驗。檢驗件主要包括反射幅度標準器、傳輸幅度標準器和傳輸相位標準器。其中反射幅度標準器主要使用標準失配器實現(xiàn)，傳輸幅度標準器主要采用標準衰減器實現(xiàn)，傳輸相位標準器主要采用理性匹配傳輸線實現(xiàn)。在50GHz以上的毫米波頻段，微波傳輸線形式通常采用矩形波導傳輸線。本專利需要保護的內(nèi)容就是一種傳輸幅度標準器的設計方法，該標準器采用波導耦合式衰減器實現(xiàn)，該方法設計的波導衰減器的主要特點是頻率響應平坦且電壓駐波比小。

波導衰減器通常使用衰減片對電磁波功率進行損耗，從而形成衰減。但使用衰減片插入波導中的波導衰減器頻率響應不平坦，且由于衰減片插入波導會使波導傳輸線內(nèi)介質不連續(xù)，從而產(chǎn)生較大的失配，使得其電壓駐波比較大(通常大于1.3)，不適合作為S參數(shù)標準器中的傳輸幅度標準器。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明要解決的現(xiàn)有技術中衰減片插入波導會使波導傳輸線內(nèi)介質不連續(xù)，從而產(chǎn)生較大的失配，使得其電壓駐波比較大的問題。

為此，采用的技術方案是，本發(fā)明的一種毫米波S參數(shù)傳輸幅度標準器設計方法，包括如下步驟：

步驟1，確定波導口寬邊尺寸a和窄邊尺寸b，；

步驟2，確定耦合片的耦合孔距離波導邊緣距離s的初值；

步驟3，確定耦合孔間距d；

步驟4，確定耦合孔的孔徑r及數(shù)量N；

步驟5，利用參數(shù)a、b、s、d、r、N進行仿真分析優(yōu)化，獲得最終的波導參數(shù)和耦合片參數(shù)；

步驟6，根據(jù)波導的參數(shù)和耦合片的參數(shù)制作波導衰減器，在波導的終端加入吸波負載制作二端口衰減器。

優(yōu)選的，所述步驟1包括：

根據(jù)所述衰減器的工作頻率選擇標準的波導口寬邊和窄邊尺寸。

優(yōu)選的，所述步驟2包括：選擇s＝a/4為其初值。

優(yōu)選的，所述步驟3包括：

根據(jù)該標準波導對應的頻段起始頻率f₁和終止頻率f₂，計算出中心頻率f₀＝(f₁+f₂)/2,再計算出其對應的真空中的波長λ₀＝c/f₀，其中c為真空中的光速；再根據(jù)公式(1)計算出其對應的導內(nèi)波長λ_g，式中a為該頻段標準波導的寬邊長度，最后取導內(nèi)波長的四分之一作為耦合孔間距d的初值。

優(yōu)選的，所述步驟4包括：耦合孔孔徑r的初值根據(jù)設計的衰減器的衰減量確定，N＝14。

本發(fā)明技術方案具有以下優(yōu)點：