可重构微带功分器设计与实现

发布时间：2020-06-21 13:40

【摘要】：现代无线通信技术的飞速发展对设备的通信能力提出了更高的要求,从进一步提高通信设备的性能方面来看,很多电磁问题不应该只是关注局部模块的性能,需要从整个系统出发进行研究才更为合理。相控阵雷达技术在近些年取得了长足的进步,功率分配器作为相控阵射频前端最重要的器件之一,广泛应用于功率放大系统以及相控阵馈电网络设计中,因此研究功率分配器设计具有重要的科学意义和应用价值。目前,传统的单一工作频率/功率分配比的功分器已经远远无法满足现代可重构阵列天线技术快速发展的需求。可重构功分器因具有复用性、可调性以及灵活性等优势,可以适应阵列对于不同工作频率和功分比的需求,能够实现原本需要多个功分器才能达到的效果,甚至可以对阵列天线的波束实现实时控制,因而在近些年来吸引了学者们的广泛关注。本论文以设计出能够工作于不同工作频率、不同功率分配要求的功率分配器为目标,重点从工作频率可重构和功率分配比可重构两个方面出发对功分器的可重构技术进行了研究,论文工作总结如下:首先,提出了两种有效解决微带功分器高功分比方案。第一种方案利用π形枝节与缺陷地结构分别实现了低特性阻抗与高特性阻抗微带传输线,并且结合其等效模型分析提出了一种T型高功分比不等分功分器,实现了9:1的高功分比。第二种方案在分析加载变容二极管的双线平行耦合线的输入阻抗和电可调特性的基础上,结合传输线理论,设计了一种功分比为10:1的频率可重构功分器,实现了中心频率从0.78GHz到1.2GHz范围内的连续可重构。最后对上述两种功分器结构都进行实物加工,并将实测结果与仿真结果进行了对比,结果表明,实测结果与仿真结果基本吻合。其次,研究了加载变容二极管的短截线结构,通过控制变容二极管的反向电压改变支路的输入阻抗的特性,实现了对两个支路传输功率的控制,由此提出了一种功分比可重构功分器模型,实现了功分比从2:1到100:1连续可重构,最后对实物进行了加工,并将实测结果和仿真结果进行了对比,结果表明,实测结果符合理论分析和仿真结果。最后,针对上述模型中存在的只能在单一工作频率实现功分比可重构的不足,提出了一种新型的频率功分比双可重构功分器的设计方案。通过采用传输矩阵分析移相电路的输入阻抗和电可重构特性,并且将该结构用于设计可重构功分器,实现了工作频率在1-2GHz频段内和功分比从2:1到20:1的连续可重构,最后对所述功分器进行了加工实测,结果表明,实测结果符合理论分析和仿真结果。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN626
【图文】：

功分,功分器,可重构

的三线耦合功分器[30]，如图1.2所示，实现了在0.7GHz到1.4GHz宽频带内功分比从1：1到1：2.4的可重构。这个结构也是后续频率和功分比双可重构的基本模型。2016年车文荃团队首次提出了频率可重构的不等分功分器模型[19]，如图1.3所示，该模型通过一对T型频率可重构枝节、一个并联在主支路和一个并联在隔离电阻两端的变容二极管，实现了功分比为2：1，中心频率从0.85GHz到2.4GHz可调的2

功分器,可重构,频率

年车文荃团队首次提出了频率可重构的不等分功分器模型[19]，如图1.3所示，该模型通过一对T型频率可重构枝节、一个并联在主支路和一个并联在隔离电阻两端的变容二极管，实现了功分比为2：1，中心频率从0.85GHz到2.4GHz可调的2

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