新型微波平面功率分配器的分析与设计

发布时间：2020-05-29 00:51

【摘要】：随着现代无线通信技术的不断发展,对微波电路的性能要求越来越高,其中稳定性、小型化和低成本等方面的需求也日益增加。微波功率分配器/合成器(简称功分器)是微波系统中不可或缺的无源器件之一,广泛应用于功率分配网络、功率放大器功率合成等。现有的功分器存在工作频带固定或可调范围窄、功率容量受限以及电路尺寸过大等缺陷。因此,本文从拓展功分器的带宽,增大频率可调功分器的频带调节范围、应用SIW/HMSIW传输结构提高功分器的功率容量等这几个方面对新型功分器进行分析与设计,主要研究工作如下:1.小型化的宽频带微带功分器:提出了小型化的宽带Wilkinson功分器设计。使用两节阻抗转换结构以及输出端口加载的短路支节线,实现较宽频带内的小型化功分器。在100%相对带宽内,全部端口匹配,输出端口隔离,相位平衡,同时电路结构小型化。2.具有宽可调频率范围的微带功分器:提出了实现宽频带内频率连续可调功能的微带不等分功分器设计。使用基于变容二极管的可调等效传输线结构,实现在较宽范围内频率连续可调的功分器。不同工作状态下全部端口匹配,输出端口隔离,相位平衡,且输出功分比不等。3.SIW Gysel功分器:提出了改进型SIW Gysel功分器设计。采用金属贴边代替金属孔来实现SIW结构,分口相对于匹配口平行输出,并在匹配口底边一侧采用凹型设计,减少SIW Gysel功分器的能量泄漏,使得改进型SIW Gysel功分器可实现较宽频带范围内的匹配与隔离。4.HMSIWGysel功分器:提出了小型化的HMSIWGysel功分器设计。基于传统的Gysel功分器结构,提出一种新型HMSIWGysel功分器的设计,总口采用SIW结构,分口采用HMSIW结构,分口间连接的负载口使用微带线传输结构。然后采用分口间增加一级微带隔离口的方法,拓展HMSIWGysel功分器的带宽,使得HMSIW Gysel功分器可实现较宽频带范围内的匹配与隔离。
【图文】：

实例图,功分器,实例

应用在功率放大器、天线阵列等微波电路的设计中，它的功能是按照对功率大逡逑小的实际需求，将输入端的功率按照一定比例分到几路功率输出，或者将多路功率按逡逑照比例传输到一路进行叠加合成。图１．１中展示了功分器在一些电路中的应用，图逡逑１．１（ａ）是３ｘ１６单元阵列及馈电网络示意图［１］，图１．１（ｂ）是一个Ｖ波段８路径向波导功逡逑率合成放大器［２］。功分器广泛应用于各个电路系统，其电路特性会影响整个系统的性逡逑能和效率，因此对新型功分器的研宄具有重要的意义。逡逑６单元天线逦等幅ｆ功分器逡逑（ａ）逦（ｂ）逡逑图１．１功分器的应用实例逡逑（ａ）邋３ｘ１６单元阵列及馈电网络示意图（ｂ）邋Ｖ波段８路径向波导功率合成放大器逡逑功分器设计所用的基本传输线结构包括波导、同轴等立体传输线，或者是微带线、逡逑１逡逑

结构图,功分器,频带,微带

（Ｓｔｅｐｐｅｄ－Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ邋Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ，邋ＳＥＲ），带有短路支节的ＳＩＲ匹配结构可以实现较宽频带逡逑内的响应，使用提出的匹配结构以及输出端口间电阻串联电容的设计，实现在逡逑０．９８？３．５５ＧＨ的频带内回波损耗大于１０ｄＢ，相对带宽达到１０３％，电路结构如图１＿４逡逑所示［１４］。上述的宽频带功分器存在尺寸较大，或回波损耗在２０ｄＢ以上的带宽不够宽逡逑等缺陷。逡逑Ｐｏｒｔ邋２逡逑0逦Ｔａｐｅｒｅｄ邋Ｌｉｎｅｓ逦（５０邋Ｑ）逡逑Ｔａｐｅｒｅｄ邋Ｌｉｎｅｓ逦Ｔ邋Ｐｏｒｔ邋２逡逑Ｐ０ｒｔ１逦％、一逦Ｐｏｒｔ邋３邋Ｐｏｒｔｌ邋．邋—逦Ｐｏｒｔ邋３逡逑Ｓｔｒｉｐ邋Ｒｅｓｉｓｔｏｒｓ邋Ｍ邋ｐ邋．逦＞逦Ｐｏｒｔ邋４逡逑N邋Ｐｏｒｔ邋４逦Ｓｔｒｉｐ邋Ｒｅｓｉｓｔｏｒｓ逦（５０邋Ｑ）逡逑⑷逦（ｂ）逡逑图１．２锥形线式三路输出功分器（ａ）结构图（ｂ）实物图逡逑Ｚａ，，邋0Ａ＠ｆ0逦Ｚｂ，邋０ｂ邋＠ｆ0逦Ｚ２，邋0２＠ｆ0逡逑逦逦逦邋逦逦邋逦＃邋Ｐｏｒｔ－２逡逑Ｚｉ，邋Ｏｉ＠ｆ0逦Ｌ逡逑Ｐｏｒｔ－１邋？逦１逦Ｉ逦逦＜Ｒ逡逑逦逦逦邋逦逦邋逦？邋Ｐｏｒｔ－３逡逑Ｚａ，邋Ｏａ邋＠ｆ0逦Ｚｂ，邋Ｏｂ＠ｆ0逦Ｚ２，邋0２＠ｆ0逡逑图１．３两级阻抗传输线功分器结构图逡逑Ｏｐｅｎ－ｅｎｄ邋ｓｔｕｂ逡逑Ｉ逦，逡逑Ｉ逦—逦１逡逑１逦Ｉ逦逦邋Ｐｏｒｔ邋２逡逑Ｉ逦Ｉ逦逦５０邋Ｑ邋０４逦一－0逡逑Ｉ邋Ｚ２邋．逦逦＾逦逡逑ｉ逦Ｌ逦Ｉ逦Ｉ逡逑１邋Ｉ邋Ｉ逦Ｉ逦Ｒｉ
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN626

【参考文献】