本文首要针对常用频段波导类微波器材实践调试和测验的工程需求，规划出结构简略、加工便利、 调试简略，并能掩盖较宽频带的探针鼓励方法波导同轴转化，该种方法的WCC 现已掩盖BJ32、BJ48 等规范矩形波导口径，带宽均已到达40%以上，并在上述波导口径所掩盖的全频带内取得优秀的电气功能。
1.导言
在一个微波体系中，有时难免会呈现两种不同类型的传输线，例如既有同轴线又有矩形波导，或既有同轴线又有微带线，把两种不同类型传输线连接起来的微 波元件称为鼓励器或转化器。因为鼓励器或转化器直接影响整个体系的功能，故而研讨此类元件然后进步它们的功能显得十分重要[1]。但是鼓励器或转化器鸿沟 条件十分复杂，要严格地进行理论剖析好不简略，只需极少数结构较为规矩的鼓励器可作定量剖析，传统的研讨办法首要依靠试验测定 和调理，规划周期较长，因而挑选卓有成效的仿真东西可大大进步规划功率。 为了满意工程需求，本文的波导同轴转化选用探针鼓励方法。根据现有的探针鼓励方法的波导同轴转化研讨理论，结合以往的工程经历，运用Ansoft 公司的HFSS 软件进行仿真规划与优化，取得了优秀的作业功能。这种波导同轴转化的带宽能够到达40%以上，根本 能够掩盖波导口径所对应的主模可用频带。
2.波导同轴转化规划与测验
2.1 波导同轴转化根本原理
常用波导同轴转化选用探针鼓励来完成，它的输出是经过作为同轴线内导体的细圆柱（即探针）刺进矩形波导的宽壁来鼓励主模TE10 波的。在这种设备中，探针两头都将鼓励起电磁波，因而要很好的挑选短路面的方位来使同轴线与波导之间很好的匹配。值得注意的是，金属探针还会鼓励起不少其 它的方式，如TE11、TE01、TE12、TM11、TM12 等，但只需挑选适宜的波导尺度，使得λ g(其它方式） λ λg(TE10)，就能使其它高次模在接近鼓励设备的邻近就衰减了。一般情况下，根据传输功率的巨细，所要求的频带宽度等鼓励设备都由经历确认。 鼓励设备应与波导很好的匹配，使大部分能量都传入波导。习惯上咱们将探针作为一小天线向矩形波导辐射能量。波导同轴转化除了要求鼓励所需方式外还要 求输出最大功率，使鼓励设备与波导匹配，波导中不存在反射。探针天线向波导内辐射功率的巨细，通常用探针的辐射电阻R 来表明，能够写成
可从上述（1）式中明显地看出：适当地挑选探针的长度d和短路方位l 就能使辐射电阻R等于同轴线的等效阻抗Ze，这样就能确保同轴线探针的功率大部分传输到矩形波导中去。
2.2 剖析与规划
在以往工程实践中可选用在探针上增加介质套、加粗探针顶端部分的方法来完成阻抗匹配和展宽带宽的意图。本文在规划中选用探针馈电的根本方法，结合既有的理论剖析，参阅以往工程实践经历，一起选用上述两种办法来进行规划。
因为探针在波导中相当于一个小天线，向四周辐射能量。其方位按耦合匹配要求而定， 比方，在电场波腹处，即宽边a 的中心，使得耦合最强。关于TE10波型，可将探针置于波导宽壁的中心线处。
若探针坐落波导宽壁的中心线处，探针到波导短路方位的间隔l 可取为λ g0/4 （λg 0是对应于中心频率的波导波长）。在实践的结构中，经过仿真调试，确认l 的选取在该长度邻近。为了完成匹配，在探针上增加一个介质套，所用的资料挑选工程上常用的Teflon （εr ＝2.1），这样能够有用的下降波导的等效阻抗，并能较少对频率的敏感性，然后到达改进匹配和展宽带宽的意图。
关于测验附件而言，要求在尽可能宽的频带内具有杰出的电气功能。而若想扩宽波导同轴转化的频带，有用的按捺探针所鼓励出的高次模是非常重要的。除所 需的主模TE10 模之外，探针能鼓励起沿波导宽边具有奇数次电场改变的波，因而需求挑选适宜的波导尺度，使得高次模得以衰减。因为介质套的引进与探针顶端部分加粗的影响， 简略在规划频带的高端频点发生TE11/TM11两种高次模。这两种高次模的截止波长λ c 均与矩形波导窄壁的内尺度b 有关，[4]能够经过减小b 尺度来下降高次模的截止波长，一起要确保探针到规范波导口面有必定间隔（经过仿真验证该间隔至少为λg /4 ），然后使高次模得到衰减，完成扩宽频带的意图。
2.3 建模与仿真
运用HFSS，树立模型，并进行仿真核算。完好的仿真模型如图1 所示，仿真成果如图2 与图3 所示：
图1 波导同轴转化仿真模型
图2 BJ120口径波导同轴转化仿真成果 图3 BJ40口径波导同轴转化仿真成果
BJ40 波导同轴转化频段为3.4GHz～4.8GHz，仿真得到回波损耗优于-31dB；BJ120 波导同轴转化频段为 9.5GHz～15GHz，仿真得到回波损耗优于-25.5dB。 还能够选用使探针违背波导宽壁中心的方法，削减对频带的敏感性，以便到达展宽频带的意图。现在选用此种偏疼方法，经过仿真已能掩盖BJ32、BJ48 等常用矩形波导口径对应的主模作业频段，回波损耗优于-28dB。 选用偏疼馈电方法的波导同轴转化如图4所示：
图4 偏疼波导同轴转化仿真模型
仿真成果如下图：
图5 偏馈方法 BJ32 口径波导同轴转化仿真成果 图6 偏馈方法BJ48 口径波导同轴转化仿真成果
BJ32 波导同轴转化作业频段为2.6GHz～4.0GHz，仿真得到回波损耗优于-28dB；BJ48 波导同轴转化频段为 3.5GHz～6.0GHz，仿真得到回波损耗优于-28.5dB。
2.4 实测成果
根据规划方案制造加工了BJ40 和BJ120 两种口径的波导同轴转化，运用Agilent E8363C 矢量网络剖析仪进行器材的测验，完成对仿真成果的验证。所加工的波导同轴转化什物如下图：
图7 BJ40 口径波导同轴转化什物 图8 BJ120 口径波导同轴转化什物
加工的两种波导同轴转化如图9 与图10 所示：
图9 BJ40 口径波导同轴转化测验成果 图10 BJ120 口径波导同轴转化测验成果
BJ40口径测验频段为3.4GHz～4.8GHz，测验成果优于-28dB，BJ120 口径测验频段为9.5GHz～15GHz，测验成果在绝大部分频段优于-21dB。
2.5 差错剖析
从测验成果能够看出，BJ40口径的波导同轴转化实测成果与仿真曲线契合得很好，而BJ120 口径的波导同轴转化实测成果与仿真曲线有必定不同。这是因为试验用的BJ120 口波导同轴转化选用SFT-50-2-1 的半钢同轴电缆外皮作为探针加粗部分，而非专门加工制成，焊接后探针实践尺度与仿真尺度有必定的差异，对器材驻波特性影响较大。经过实践安装调试，能够看 出波导同轴转化的安装工艺水平会对器材的电气功能有直接影响，安装精度越高， 实测的成果与仿真成果契合度越好。作业频段越高，对器材的加工、安装工艺的精度要求越高。
3.定论
本文根据现有的波导同轴转化和波导理论，结合工程实践，提出了一种能掩盖矩形波导常用口径类型的波导同轴转化，并运用HFSS 仿真软件对工程想象进行有用的规划和优化，到达了令人满意的作用。该方法波导同轴转化作业带宽根本超越40％，绝大部分频段回波损耗优于-25dB，具有杰出的作业特性，而且结构简略，无需过多的拼装和调试，具有很强的工程有用特性。
