新型小型化超寬帶功率分配器的設(shè)計(jì)

自從2002年美國(guó)通信委員會(huì)批準(zhǔn)超寬帶商用以來(lái)，各種超寬帶器件的研究逐漸增加[1-4]。超寬帶功率分配器作為建立超寬帶電路和系統(tǒng)不可或缺的器件，其發(fā)展也非常重要。但關(guān)于超寬帶功率分配器的文獻(xiàn)并不多。參考文獻(xiàn)[5]通過(guò)級(jí)聯(lián)多級(jí)威爾金森功率分配器來(lái)實(shí)現(xiàn)超寬帶的目的，但結(jié)構(gòu)尺寸太大且需要更多的電阻。參考文獻(xiàn)[6]采用一對(duì)階躍阻抗開(kāi)路線和一對(duì)平行耦合線設(shè)計(jì)超寬帶功率分配器，具有很好的帶外抑制以及很好的隔離度，但在高頻時(shí)插入損耗較大。參考文獻(xiàn)[7]中提出用多層的槽線實(shí)現(xiàn)超寬帶功率分配器，具有很好的帶通性能，但不易加工制作。參考文獻(xiàn)[8]使用微帶線與槽線形成T-型結(jié)構(gòu)，在超寬帶的頻率范圍內(nèi)形成異相信號(hào)的功率分配器。

本文利用四分之三波長(zhǎng)折疊微帶線與四分之一波長(zhǎng)微帶線級(jí)聯(lián)，并在輸入端口引入四分之一波長(zhǎng)短路線，設(shè)計(jì)出一種新型的超寬帶功率分配器。通過(guò)在輸入端口引入四分之一波長(zhǎng)短路線，可以有效地增加帶內(nèi)傳輸極點(diǎn)。運(yùn)用奇偶模的分析方法進(jìn)行理論分析，導(dǎo)出相應(yīng)的設(shè)計(jì)公式。然后通過(guò)HFSS仿真并進(jìn)行優(yōu)化，加工成實(shí)物進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果顯示該結(jié)構(gòu)在超寬帶頻帶內(nèi)具有很好的匹配性能和隔離度，且與仿真結(jié)果相符。

1 設(shè)計(jì)原理

超寬帶功率分配器的結(jié)構(gòu)如圖1所示。由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)性，可以采用奇偶模的分析方法對(duì)其進(jìn)行理論分析。

2 仿真及測(cè)試結(jié)果

本文采用的是介電常數(shù)為2.65、厚度為0.8 mm的介質(zhì)。由前面的分析可得到結(jié)構(gòu)初始尺寸，并通過(guò)HFSS進(jìn)行仿真優(yōu)化,得到最終的尺寸：W0=2.2 mm,W1=0.7 mm,W2=0.2 mm,W3=1 mm,L1=6.7 mm,L2=5.8 mm,L3=5.7 mm,L4=9.6 mm,L5=3.5 mm,d=3 mm,S=2.2 mm,R1=43 Ω,R2=130 Ω。

參考文獻(xiàn)
[1] Lin Wenjeng, Li Jianyi, Chen Lihshan, et al. Investigation in open circuit metal lines embedded in defected ground structure and its application to UWB filters[J]. IEEE Microwave and Wireless Components Letters,2010,20(3):148-150.
[2] JANG J W, HWANG H Y. An improve band-rejection UWB antenna with resonant patches and a slot[J]. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters,2009,8:299-302.
[3] Li Wentao, Shi Xiaowei, Hei Yongqiang.Novel planar UWB monopole antenna with triple band-notched characteristics[J]. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters,2009(8):1094-1098.
[4] Hao Zhangcheng, Hong Jiasheng. Compact UWB filter with double notch-bands using multilayer LCP technology[J]. IEEE Microwave and Wireless Components Letters, 2009,19(8):500-502.
[5] WILKINSON E. An n-way hybrid power divider[J]. IRE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 1960,8(1):116-118.
[6] WONG S W, ZHU L. Ultra-wideband power divider with good in-band splitting and isolation Performances[J]. IEEE Microwave and Wireless Components Letters, 2008, 18(8):518-520.
[7] SONG K J, XUE Q. Novel ultra-wideband(UWB) multilayer slotline power divider with bandpass response[J].IEEE Microwave and Wireless Components Letters, 2010, 20(1):13-15.
[8] BIALKOWSKI M E, ABBOSH A M. Design of a compact UWB out-of-phase power divider[J]. IEEE Microwave and Wireless Components Letters, 2007, 17(4): 289-291.