基于波導(dǎo)的Ku頻段八路寬帶功分器設(shè)計

1 引言

微波通信系統(tǒng)的發(fā)展對發(fā)射機輸出功率和帶寬的要求越來越高，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(wěn)定性差、壽命不長等缺點，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(dǎo)相對微帶結(jié)構(gòu)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(dǎo)功分/合成結(jié)構(gòu)有T分支、Y分支、波導(dǎo)定向耦合器、波導(dǎo)分支線耦合器及魔T等，其中波導(dǎo)T分支結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、應(yīng)用靈活，但傳統(tǒng)的波導(dǎo)T分支匹配方式無法實現(xiàn)寬帶，若想覆蓋整個波導(dǎo)波段需采用一些特殊的匹配方式。

目前，大多數(shù)固態(tài)器件（MIC,MMIC）都基于平面電路應(yīng)用，其中最廣泛的為微帶結(jié)構(gòu)，采用波導(dǎo)—微帶過渡可以有效地將平面電路與波導(dǎo)系統(tǒng)相連。其中，波導(dǎo)—微帶探針過渡具有結(jié)構(gòu)緊湊、容差好等特點，特別是在采用多探針結(jié)構(gòu)時，能夠在實現(xiàn)波導(dǎo)—微帶轉(zhuǎn)換的同時完成功分，具有合成效率高、體積小的優(yōu)點。

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

2 E-T分支波導(dǎo)功分器

2.1 理論分析

波導(dǎo)E面分支是在主波導(dǎo)寬邊面上的分支，其軸線平行于主波導(dǎo)模的電場方向，是一種串聯(lián)分支，結(jié)構(gòu)如圖2-1所示，E-T分支具有如下特性：

當(dāng)信號由端口1輸入時，端口2和3都有輸出且反相;

當(dāng)信號由端口2輸入時，端口1和3都有輸出；

當(dāng)信號由端口3輸入時，端口1和2都有輸出；

當(dāng)信號由端口2和3同相輸入時，端口1的對稱面上可得到電場駐波波腹，端口1輸出最小；當(dāng)信號由端口2和3反相輸入時，端口1的對稱面上可得電場波節(jié)，端口1輸出最大。由于E-T支是由波導(dǎo)的寬邊分支出來的，主波導(dǎo)寬邊上的壁面電流與分支臂上寬邊壁面電流是連續(xù)的。因此，如果傳輸TE10波的主波導(dǎo)用雙線代替，則分支臂就等效為一個串聯(lián)雙線，可用一電抗表示，其簡化等效電路圖2-2所示：

圖2-1 E-T分支

圖2-2 E-T分支的簡化等效電路