毫米波6路波導(dǎo)寬帶功率分配器

陳昱宇 劉聞

摘要 文章介紹了一種用于對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行功分、合成的寬帶波導(dǎo)6路功分器。使用3D電磁場(chǎng)仿真軟件構(gòu)建了6路功分器的模型并進(jìn)行了仿真，依據(jù)仿真優(yōu)化結(jié)果加工了背靠背功分合成器并進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果顯示在Ka頻段插入損耗≤0.5dB。該合成器填補(bǔ)了4路與8路功分合成之問(wèn)的空白，為特定應(yīng)用條件下的高效率合成提供了新的選擇，具備較高的實(shí)用價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】寬帶 Ka頻段 6路功分器 低插損毫米波高效

本文提出了一種6路波導(dǎo)E面合成結(jié)構(gòu)，仿真顯示在Ka頻段插損小于0.1 dB，回波損耗小于-15dB。

1 理論分析

一個(gè)完整的功率合成網(wǎng)絡(luò)通常包含三部分：從1到N路的功分器，其作用是將單路輸入信號(hào)分為N路幅度相等的信號(hào);N路放大鏈，其作用是將N路信號(hào)通過(guò)相同的功率放大鏈進(jìn)行功率放大，從N路到1路的合成器，其作用是將N路經(jīng)放大后的信號(hào)通過(guò)N路合成器進(jìn)行功率合成。

為實(shí)現(xiàn)高效率的空間功率合成，功率分配、合成器需要具備以下條件：

（1）各端口的信號(hào)幅度具有高度的一致性;

（2）各端口的相位具有高度一致性;

（3）功分器、合成器具有較低的插入損耗。

1.1 幅度差與合成效率的關(guān)系

以二路信號(hào)幅度差ldB為例，經(jīng)計(jì)算合成效率為99.6%;以二路信號(hào)幅度差3dB為例，經(jīng)計(jì)算合成效率為97.2%。計(jì)算結(jié)果表明：功分器各支路間的幅度差越大，合成效率越低，但較小的信號(hào)幅度差基本不影響合成效率。

1.2 相位差與合成效率的關(guān)系

以兩路信號(hào)相位差20°為例，合成效率約96%;兩路信號(hào)相位差40°時(shí)，合成效率約85%。計(jì)算結(jié)果表明：功分器各支路間的相位差越大，合成效率越低，若路間存在較大的信號(hào)相位差（相位差值>30°），將對(duì)合成效率產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

2 實(shí)物測(cè)試

依據(jù)仿真模型，采用硬鋁材料2A12加工背靠背波導(dǎo)6功分合成網(wǎng)絡(luò)。圖1為加工的背靠背功分合成網(wǎng)絡(luò)實(shí)物照片。采用標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)功分合成網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試曲線如圖2所示。測(cè)試結(jié)果顯示：在工作頻率范圍內(nèi)，功分合成網(wǎng)絡(luò)插入損耗≤0.9dB，6功分器插入損耗≤0.45dB。

3 結(jié)束語(yǔ)

文中介紹了一種Ka頻段的寬帶E面波導(dǎo)六路功分器，測(cè)試結(jié)果表明：該功分器達(dá)到了設(shè)計(jì)預(yù)期效果，插入損耗！0.45dB，可應(yīng)用于該頻段內(nèi)的功率合成。在后續(xù)的研究工作中，可以按6*2ⁿ路對(duì)功分器進(jìn)行擴(kuò)展;也可通過(guò)提高工藝加工的精度減小功分器的插入損耗，獲得最優(yōu)的合成效果。

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