微波注入實(shí)驗用高隔離度雙工器的研究

摘要：微波注入實(shí)驗要求微波注入電路和效應監測電路的接入不影響正常的電路器件工作狀態(tài)，同時(shí)要求注入電路隔離度足夠大。在此設計了一種高隔離度微波雙工器0～800MHz和1．4～4．5 GHz，兩信號通道內插入損耗小于0．2 dB；0～400 MHz和1．5～4．5 GHz兩信號通道隔離度大于50 dB。這種微帶線(xiàn)型雙工器結構緊湊、研制周期短、性能穩定已經(jīng)在微波效應注入實(shí)驗系統中獲得良好的應用。
關(guān)鍵詞：高隔離度；雙工器；注入實(shí)驗；插入損耗

微波雙工器是用來(lái)把一個(gè)信號頻譜分開(kāi)成2個(gè)頻率范圍的微波器件。它在微波毫米波通信、衛星通信、雷達、電子對抗、測試等系統中都有著(zhù)廣泛的應用。微帶線(xiàn)型雙工器是微波雙工器的一個(gè)非常重要的分支。微帶線(xiàn)型雙工器結構緊湊，研制周期短，性能穩定，此外微帶線(xiàn)型雙工器可以實(shí)現高隔離度的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在高功率效應注入實(shí)驗系統中獲得應用。

1 微波注入實(shí)驗用雙工器
微波注入效應實(shí)驗是數字電路HPM效應機理研究的一個(gè)重要研究手段。效應機理研究注入實(shí)驗系統設計如圖1所示。微波脈沖經(jīng)功率放大器后通過(guò)注入雙工器與低頻數字工作信號合路送入效應器件輸入端口，數字電路輸入、輸出信號、微波脈沖輸入和數字電路輸出包含的微波脈沖信號由示波器監測，微波脈沖反射信號經(jīng)檢波后由示波器監測。

數字電路效應機理注入實(shí)驗研究系統是一個(gè)大功率在線(xiàn)測試系統，與側重閾值效應注入電路實(shí)驗設計方法有所不同，這里要求微波脈沖注入設計電路和效應監測電路的接入不影響正常的數字電路器件工作狀態(tài)，如避免簡(jiǎn)單偏置電路對數字電路器件輸入、輸出電容加載效應；另外一點(diǎn)是要求注入電路隔離度足夠大，即微波通道和數字邏輯電平信號通道之間具備很高隔離度，目的在于防止大功率微波脈沖泄漏功率對高精度測試儀器設備造成干擾甚至損傷。同時(shí)對于數字電路效應機理研究而言，需要更多觀(guān)測輸入、輸出信號細節部分，如輸出微波和數字低頻信號的分離，輸出微波信號頻譜分析等，以便更好研究數字電路非線(xiàn)性效應過(guò)程與作用機理。
針對注入效應實(shí)驗功率源0．8～4 GHz頻段范圍，自行設計與加工了0～100MHz／1．5～4．4 GHz注入雙工器。注入雙工器由一個(gè)低通濾波器和帶通濾波器構成，低通濾波器傳輸器件正常工作低頻信號，而帶通濾波器傳輸注入微波脈沖，設計時(shí)注意帶通濾波器的功率容量指標以及插損盡量小。
微波雙工器的設計方法大致有兩種：一種是先設計好2個(gè)通道濾波器然后連接上T型或Y型結再對濾波器進(jìn)行優(yōu)化；另一種是設計好兩通道濾波器再對T型或Y型結進(jìn)行調整。不同的設計方法主要在于濾波器的結構和T型或Y型結的結構不同以及它們之間匹配的技術(shù)不同。本文設計的高隔離度微帶線(xiàn)型雙工器采用先分別設計高、低阻抗線(xiàn)低通濾波器和電容問(wèn)隙耦合帶通濾波器，然后連接T型結進(jìn)行匹配調整。
1．1 通道濾波器的設計
集總元件低通濾波器是現代網(wǎng)絡(luò )綜合法設計微波濾波器的基礎。根據濾波器理論和一般的設計方法，在設計各種濾波器時(shí)，一般從歸一化低通濾波器出發(fā)，通過(guò)函數關(guān)系可以變換為高通、帶通或帶阻濾波器。
如圖2所示是一種雙終端低通濾波器的梯形電路，g0，g1，g2，…gn，gn+1是電路中個(gè)元件的數值，它們是由網(wǎng)絡(luò )綜合法得出的。簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，網(wǎng)絡(luò )綜合方法首先是把傳輸系數(或其轉移函數)確定為復平面上的函數，由此求出復平面上的輸入阻抗。然后把該輸入阻抗表示成連分數或部分分式，從而得到電路元件的數值。