[发明专利]一种横电磁波室阻抗匹配方法和装置

说明书

本发明公开了一种TEM室阻抗匹配方法和装置，能够实现在TEM室工作频段范围内，全频段内驻波小的要求。本发明所述装置包含内导体和外导体，其中，所述内导体的母线形状和/或所述外导体的母线形状为带斜率的指数渐变线。本发明所述方法包含以下步骤：建立阻抗匹配装置结构参数化模型；设置阻抗匹配装置的边界条件和材料参数，调整内、外导体斜率和指数项系数，内、外导体不连续面之间的距离，对电磁场进行仿真计算，以S参数为优化目标，直至得出最佳系数和最佳距离。本发明使得电磁波在TEM室里传输过程中回波少，能量损失少，驻波在工作频段内小于1.2。

技术领域

本发明涉及一种电磁场测试领域，特别涉及一种用于同心锥形横电磁波(TEM)室的阻抗匹配方法和装置。

背景技术

同心锥形TEM室，是一种基于标准场法的场强产生装置，具有很宽的工作频带。同心锥形TEM室的阻抗匹配装置是将馈电处的同轴线50Ω阻抗匹配到同心锥形TEM传输段的特性阻抗，目前将同轴结构与锥形结构相连的阻抗匹配装置通常采用多节阻抗渐变，此种多节阻抗变换方式通常只能用于较窄工作带宽的阻抗匹配设计，尽管节数越多能匹配的带宽越宽,但是同时能量损失越大。虽然K渐变能使阻抗匹配装置长度最短，但仍由于存在物理不连续面，严重影响高频性能。对于宽带TEM室工作频段200MHz～40GHz范围的阻抗匹配性能不能满足全频段内驻波小于1.2的要求。

发明内容

本发明提出一种TEM室阻抗匹配方法和装置，解决传统阻抗匹配方法不能在全频段实现阻抗匹配的不足，能够实现在TEM室工作频段范围内，全频段内驻波小于1.2的要求。

本发明提出的TEM室阻抗匹配装置，细部连接于同轴段，宽部连接于TEM室传输段，包含内导体和外导体，所述内导体和所述外导体与同轴段相连接的部位为不连续面，其中，所述内导体的母线和/或所述外导体的母线为带斜率的指数渐变线。

作为本发明进一步优化的方案，所述内、外导体的不连续面之间存在距离。

作为本发明的最佳实施例，所述内导体在其不连续面处半径r₀₁＝0.635，所述外导体在其不连续面处半径r₀₂＝1.46mm，所述内导体母线的指数项系数k₁＝-0.015、所述内导体母线的斜率b₁＝0.054、所述外导体母线的指数项系数k₂＝-0.038、所述外导体母线的斜率b₂＝0.142、所述内、外导体的不连续面之间的距离x₀＝0.707mm。

本发明的TEM室的阻抗匹配方法，包含以下步骤：

建立阻抗匹配装置结构参数化模型，包含同轴段内、外导体半径r₀₁、r₀₂，长度L₀，阻抗匹配装置长度L，传输段内导体半角度θ₁，外导体半角度θ₂，传输段长度L₁。

设置阻抗匹配装置的边界条件和材料参数，内、外导体的材料为铝，背景材料为空气，两端口均设置为波导端口，设置边界条件为开放边界。

用带斜率的指数渐变线作为内导体和/或外导体母线形状，通过调整内、外导体斜率和指数项系数(k₁、b₁、k₂、b₂)改变内、外导体母线形状，对电磁场进行仿真计算，以S参数为优化目标，直至得出最佳系数。

作为本发明进一步优化的实施例，调整内、外导体不连续面之间的距离x₀，以S参数为优化目标，直至得出最佳距离。

本发明有益效果如下：