基于波導的Ku頻段八路寬帶功分器設計

1 引言

微波通信系統的發(fā)展對發(fā)射機輸出功率和帶寬的要求越來(lái)越高，微波單片集成電路（MMIC）的輸出功率有限，電真空器件雖然能夠提供大的輸出功率，但有體積大、供電電壓高、穩定性差、壽命不長(cháng)等缺點(diǎn)，為了獲得更大功率輸出，往往需要采用功率合成技術(shù)。

矩形金屬波導相對微帶結構具有功率容量高和低損耗的特性，將其用于功率分配/合成網(wǎng)絡(luò )能夠有效地提高功率合成效率；常用的波導功分/合成結構有T分支、Y分支、波導定向耦合器、波導分支線(xiàn)耦合器及魔T等，其中波導T分支結構簡(jiǎn)單、尺寸小、應用靈活，但傳統的波導T分支匹配方式無(wú)法實(shí)現寬帶，若想覆蓋整個(gè)波導波段需采用一些特殊的匹配方式。

目前，大多數固態(tài)器件（MIC,MMIC）都基于平面電路應用，其中最廣泛的為微帶結構，采用波導—微帶過(guò)渡可以有效地將平面電路與波導系統相連。其中，波導—微帶探針過(guò)渡具有結構緊湊、容差好等特點(diǎn)，特別是在采用多探針結構時(shí)，能夠在實(shí)現波導—微帶轉換的同時(shí)完成功分，具有合成效率高、體積小的優(yōu)點(diǎn)。

基于以上考慮，本文提出了一種采用波導E-T分支寬帶功分器與波導—微帶四探針過(guò)渡相結合的功率合成方案，實(shí)測結果表明，功率合成網(wǎng)絡(luò )可覆蓋整個(gè)Ku頻段。

2 E-T分支波導功分器

2.1 理論分析

波導E面分支是在主波導寬邊面上的分支，其軸線(xiàn)平行于主波導模的電場(chǎng)方向，是一種串聯(lián)分支，結構如圖2-1所示，E-T分支具有如下特性：

當信號由端口1輸入時(shí)，端口2和3都有輸出且反相;

當信號由端口2輸入時(shí)，端口1和3都有輸出；

當信號由端口3輸入時(shí)，端口1和2都有輸出；

當信號由端口2和3同相輸入時(shí)，端口1的對稱(chēng)面上可得到電場(chǎng)駐波波腹，端口1輸出最??；當信號由端口2和3反相輸入時(shí)，端口1的對稱(chēng)面上可得電場(chǎng)波節，端口1輸出最大。由于E-T支是由波導的寬邊分支出來(lái)的，主波導寬邊上的壁面電流與分支臂上寬邊壁面電流是連續的。因此，如果傳輸TE10波的主波導用雙線(xiàn)代替，則分支臂就等效為一個(gè)串聯(lián)雙線(xiàn)，可用一電抗表示，其簡(jiǎn)化等效電路圖2-2所示：

圖2-1 E-T分支

圖2-2 E-T分支的簡(jiǎn)化等效電路