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1、 全日制工程硕士 硕士学位论文 论文题目：一种空气带状线四进四出电桥的设计 作者姓名作者姓名 张海艳张海艳 指导教师指导教师 覃亚丽覃亚丽 教授教授 学科专业学科专业 电子与通信工程电子与通信工程 所在学院所在学院 信息工程学院信息工程学院 提交日期提交日期 2015 年 11 月 7 日 浙江工业大学硕士学位论文浙江工业大学硕士学位论文 一种空气带状线四进四出电桥的设计一种空气带状线四进四出电桥的设计 作者姓名：张海艳作者姓名：张海艳 指导教师：覃亚丽指导教师：覃亚丽 教授教授 浙江工业大学信息工程学院浙江工业大学信息工程学院 20152015 年年 1111 月月Dissertation
2、Submitted to Zhejiang University of Technology for the Degree of Master Design of an Air Stripline Four-In-Four-Out Hybrid Candidate: Zhang Haiyan Advisor: Yali Qin College of Information Engineering Zhejiang University of Technology November 2015 浙江工业大学浙江工业大学 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导
3、师的指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江工业大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。 作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或
4、扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1、保密，在_年解密后适用本授权书。 2、不保密。 （请在以上相应方框内打“”） 作者签名： 日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日 浙江工业大学硕士学位论文 i 一种空气带状线四进四出电桥的设计一种空气带状线四进四出电桥的设计 摘摘 要要 随着无线通信的发展，多运营商竞争的格局越来越激烈，目前能兼容各制式网络的室内分布系统已经产生。许多室内分布系统需要对多路同频信号进行合路，目前常用的方法是采用几个 3dB 电桥级联的方式实现。这种方式有许多不利之处。首先级联采用的是半钢电缆，若想实现四路信号的合路就需要用多根半钢电缆对四个
5、3dB 电桥进行级联，结构复杂。其次，级联也影响了系统的各项技术指标，给装配、调试以及系统检测带来了不便。 为解决这些问题，本文提出一种空气带状线四进四出电桥的设计。空气带状线是一种具有 TEM 模的传输线，因而器件能够承受较大的功率。本文通过对空气带状线四进四出电桥的基本组成单元3dB 电桥的设计和优化，完成了一种空气带状线四进四出电桥的设计和加工。主要工作有： 1、利用奇偶模分析法由基础的二端口面对称网络推导出 3dB 电桥对应的四端口面对称网络的散射矩阵表达式。在此基础上利用传输线方程和电路方程推导出奇偶模特性阻抗与特征阻抗之间的关系、电压耦合系数与奇偶模特性阻抗间的关系、3dB 电桥输
6、入端与耦合端间的相位关系。 2、利用 Toulios 和 Tod 提出的 n 节对称耦合线与 n 节四分之一波长阶梯阻抗滤波器等效的方法对三节对称耦合线进行综合，得到每节耦合线的奇偶模特性阻抗 Z0e和 Z0o。并由奇偶模特性阻抗计算出每节耦合线的线宽和错位宽度。 3、利用路仿真和场仿真相结合的方法对 3dB 电桥进行初次建模和仿真，通过添加匹配枝节的方法对指标进行优化，得到指标良好的 3dB 电桥的设计参数。用该 3dB 电桥搭建四进四出电桥的电路仿真和电磁场仿真模型，并对连接处做专门的电磁场仿真，以保证其回波损耗满足器件的指标要求。 所设计的空气带状线四进四出电桥的频率范围为 700-27
7、00MHz，满足了移动通信所有频段的要求，实现了室内分布系统中采用一个器件完成四路同频信号合路的功能。 关键词：关键词：3dB 电桥，四进四出电桥，定向耦合器，空气带状线，耦合原理 浙江工业大学硕士学位论文 ii DESIGN OF AN AIR STRIPLINE FOUR-IN-FOUR-OUT HYBRID ABSTRACT With the development of wireless communication, competition between these carriers is becoming more and more intense. Now the indoor
8、distribution system which can make different communication systems be compatible with each other has appeared. In the present indoor distribution system, the way to realize the combination of more than two-way same-frequency signals is to connect several 3dB hybrid together. This implementation has
9、many disadvantages. First, we take cable to realize the connection and need several cables to link four 3dB hybrids together to realize four-way signals combination. It makes the structure complex. Then, beside the complicated structure, connection leads to poor indicators、difficult debugging、hard f
10、itting and inconvenient system check. This paper proposes the design of an air stripline four-in-four-out hybrid to solve these problems. The design uses stripline with TEM mode as the transmission line to ensure the device can sustain larger power. Based on the design and optimizing of the 3dB hybr
11、id, this paper completed the design and processing of an air stripline four-in-four-out hybrid. The main work of this paper is as follows: 1 Based on the odd-even mode analytical method of the two ports plane symmetry network, the scattering matrix expression of the four ports plane symmetry network
12、 corresponding to the 3dB hybrid is obtained. On this basis, utilizing the transmission line equation and the circuit equation, we can deduce the relationship between the even-odd impedance and the characteristic impedance、voltage coupling coefficient and the even-odd impedance, as well as the phase
13、 relationship between input port and coupling port of the 3dB hybrid. 2. Using the equivalent relationship between the n sections symmetric coupled line and a quarter of a wavelength stepped impedance filter with n sections, we can make a synthesis to three sections symmetric coupled line. Then Z0e
14、and Z0o of every section can be worked out. Based on this, the width and the width of the dislocation can be easily calculated out. 浙江工业大学硕士学位论文 iii 3. The next step is to build the model of the 3dB hybrid and make simulation. With the method of adding matched branches, we can optimize the index obt
15、ained in the previous step to receive a set of perfect design parameters of 3dB hybrid and build the circuit and electromagnetic model of the four-in-four-out hybrid. In order to ensure the return loss meeting the index, making a special electromagnetic simulation to the joints is also significant.
16、The frequency range of this air stripline four-in-four-out hybrid is 700-2700MHz which can cover all the frequency bands of mobile communication. This device is able to accomplish the combination of four same band frequency signals. Key Words: 3dB hybrid, four-in-four-out hybrid, directional coupler, air stripline, coupling theory 浙江工业大学硕士学位论文 iv 图
