第18卷 第7期 强激光与粒子束Vol.18,No.7 2006年7月H IGH POWER L ASER AND PAR TICL E B EAMS J ul.,2006 文章编号: 100124322(2006)0721126203 同轴高功率超宽带功分器研究 3 吴锋涛, 张光甫, 梁步阁, 袁乃昌 (国防科学技术大学电子科学与工程学院微波中心,长沙410073) 摘 要: 运用同轴结构,研制出高功率超宽带功分器,采取先阻抗变换,再功分的形式,以简化机械加工 难度。运用高频仿真软件进行仿真分析,研制出一分为二和一分为四的功分器,再组合成为一分为八的功分 器,高压实验表明该功分器能耐高压,驻波测试表明阻抗匹配较好,从测量的传输参数可以看出输出各端口幅 度一致性较好。证明了该高功率超宽带功分器可以用作实际的高功率天线阵列。 关键词: 高功率; 超宽带; 功分器; 阻抗匹配 中图分类号: TN788 文献标识码: A 在超宽带短脉冲电磁场的应用中,如要提高雷达的距离分辨能力,须用短的时域脉冲,分辨率提高了,与之相矛盾的是能量减小,探测距离减小。为提高脉冲体制雷达的探测距离可以加大源的脉冲功率,在现有的工程技术条件下,源的功率的提高有一定的限度,而且在高功率条件下会出现许多技术难题。所以采用阵列天线的技术来提高探测距离是较为理想的选择,阵列天线的关键技术功分器的研制就显得尤为重要。 普通低功率功分器的制作比较简单,设计方法比较成熟[124],但是超宽带高功率功分器因为要防止高压击穿,所以研制就比较困难,至今尚未见到有公开的文献报道,已经有的只能算是分压器,并没有阻抗变换部分,直接分支,这样的后果是反射很大。 1 功分器设计 1.1 功分器结构 Fig.1 Structure of power divider 图1 同轴功分器结构示意图 低功率功分器大多采用微带或带线结构,这样做 的好处是结构简单,易于制作,易于和电路相连,其缺 点是耐压低,只适合于低功率电路。在高功率条件下, 微带或带线结构就显得无能为力。本文采用同轴结 构,如图1所示,其优点是:同轴结构中密封变压器油 后耐高压击穿能力大大提高;易于控制阻抗(TEM 传 输线,特性阻抗具有解析公式);同轴线的特性阻抗随 机械加工公差的变化小,对同轴线内外径的尺寸要求 不是很严格,只需表面光滑,防止高压击穿即可;可以 采用现成的管料,机械加工容易;可以直接与高功率天 线相连。 1.2 阻抗变换的设计 普通低功率功分器的设计一般是先功分,再阻抗变换,在阻抗变换时引入隔离电阻,以提高输出端口之间的隔离度。对于高功率同轴形式的功分器,这样做就很复杂,为了简化结构,便于加工,本文首次采用先阻抗变换,再功分的形式。由于功分器直接和天线相连,输出端的相互耦合对于发射影响不是很大,为了简化设计,这里没有采用隔离电阻来提高输出端的隔离度,实践证明这种方案是可行的。 四分之一波长阶梯阻抗变换的电压驻波比(VSWR )响应特性采用切比雪夫响应[5] ε(θ)=(R -1)24R T n 2(co s θ/μ0) T n 2(1/μ0)(1) 3收稿日期:2005210221; 修订日期:2006204210基金项目:国家863计划项目资助课题 作者简介:吴锋涛(1977—),男,博士生,主要从事天线、超宽带方向的研究;wftao21@https://www.doczj.com/doc/f214745493.html, 。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/f214745493.html, 超宽带功分器的设计 作者：朱英超杨青慧张怀武 来源：《电子技术与软件工程》2016年第11期 摘要 首先介绍了宽带功分器的实现方法，然后在Ansoft公司软件HFSS中对功分器建模、仿真，制作出实物：频带范围1-8GHz，尺寸为46.02mm×28mm×10mm，达到了小型化的目的，最后加上隔离电阻，在矢量网络分析仪上进行测试。测试结果表明：功分器在所需要的频带内具有良好的隔离度以及在各个端口均实现了良好的匹配，可以满足实际需要。 【关键词】宽带功分器小型化矢量网络分析仪隔离度匹配 在现代微波毫米波系统中，功分器扮演着重要的角色，其性能的好坏直接影响着整个系统的指标。功分器是一种多端口网络，可以将一路功率信号等分或者按一定比例分配成多路信号，例如在相控阵雷达中，通常需要使用功分器将发射机功率按一定比例分配到天线阵列中。 目前的宽带功分器主要采用微带线、带状线两种结构。带状线结构的功分器具有损耗小、一致性好等优点，但是设计起来比较麻烦。微带线结构的功分器设计相对方便，焊接调试简单，便于和现代板级微波毫米波电路集成，因此我们采用微带线结构进行设计。 1 原理分析 窄带Wilkinson功分器：Wilkinson功分器是目前最常用的一种功分器类型，可以做到在输出端口完全匹配的情况下，具有一定的隔离度。通过在输出端口引入隔离电阻，从而变成有耗网络，因此可以做到全部端口匹配。输入信号从端口1进入，各路分支线的长度是完全相等的，两路信号所经过的电长度是相等的，所以当信号到达端口2和3时，电阻两端是等电位的，没有电流流过电阻，也就不消耗任何功率。此时假如在端口3发生反射，反射回来的功率分一路通过电阻达端口2，另外一路通过端口1重新分配后到达端口2，合理的选择电阻的位置可以使两路信号的相位相差180度，大小相等，方向相反，相互抵消，从而达到隔离的目的。根据奇偶模分析，可以得到隔离电阻的取值为：2Z0。 2 仿真设计与加工 一般设计超宽带功分器时首先根据功分器的带宽确定功分器的阶数，然后查表得到每节归一化阻抗换算成微带线的长度跟宽度。得到初始数据后，在ADS或者CAD中建模导出DXF 文件，带进HFSS里仿真。 本文设计1～8GHz二等分超宽带功分器，采用罗杰斯4003基板，基板的介电常数为 3.55，损耗正切为0.0027，厚度为20mil，微带线采用铜，铜的厚度为0.5盎司，表面采用沉金
2010年11月第6卷第4期 系统仿真技术 Syste m S i m u l ation Tec hno l ogy N ov .,2010 V o.l 6,N o .4 中图分类号:TN 821 文献标识码:A 一种宽带功分器设计与分析 苏 畅,李迎松,刘乘源,杨晓冬,姜 弢 (哈尔滨工程大学信息与通信工程学院,黑龙江哈尔滨 150001) 摘 要:为了解决全球卫星定位系统中圆极化天线的馈电问题,基于威尔金森功分器理论和宽带移相器理论,介绍了1种用于全球卫星定位系统的微带功分器。利用H FSS(高频结构仿真器)对关键的参数进行分析和评估,从仿真结果可以看出,所设计的功分器隔离度高,体积小,驻波比低,且具有移相功能,可以用在GPS(全球卫星定位系统),GALLEO ( 加利略 定位系统),GLON SS(俄罗斯的 格鲁纳斯 定位系统)和我国自己的COM PA SS 全球卫星定位系统中作为宽带圆极化天线和天线阵列的馈电网络。关键词:功分器;移相器;全球卫星定位系统;北斗 Desi gn and Anal ysis of aW i deband Power D ivi der SU Chang,LI Yingsong,LIU Chengyuan,YANG X i a odong,JANG Tao (Coll ege of Infor m ati on and C o mm un i cati on E ngi neerin g ,H arb i n Engi n eeri ng Un i versit y ,H arb i n 150001,Ch i na) Abstract :A w i d eband pow er d iv i d er based on w ilkinson pow er div i d er and w ideband sh ifter w as pre sented fo r circularly po larized antenna fed net w o rk used i n G loble Po siti o n i n g Sy ste m.The key para m e ters o f t h e pow er div i d er w as ana lyzed and esti m ated by using e l e ctr om agnetic so lver ,H FSS (H i g h Frequency S tructure Si m ulato r).Fr om the results ,the pow er d iv i d er had higher iso lation ,s m a ll e r size ,low er V S W R (V o ltage Standing W av e Rati o ),and had a sh ifter .Therefo re ,the pr o po sed pow er div i d er can be used in GPS (G l o bal Position Sy ste m ),GALLE O,GLONSS and COM PA SS as a fed net w ork used i n circularl y po larized antenna and antenna array in G lob l e Po sitioni n g Sy ste m.Key words :pow er div i d er ;sh ifter ;g loble po sitioning sy ste m;COM PASS 基金项目:科技部中小企业技术创新基金资助项目(08C26212301759);哈尔滨市科技创新人才专项基金资助项目(2009RFKXG 010) 1 引 言 在微波电路中,为了将一路能量分成两路或者 多路,需要使用功率分配器。特别是近些年来,随着微波和毫米波的迅速发展,小型化、低剖面、易于和微波电路集成等优点已经成为国内外学者和工程技术应用广泛关注的热点之一。而微带电路由 于体积小、重量轻、便于和微波电路集成等优点,已经广泛地应用在星载、弹载和卫星导航系统中,如全球卫星定位系统GPS ,GALLE O,GLONSS 和我国自己的COM PASS 全球卫星定位系统[1-6]。随着深空通信的迅速发展,对小型圆极化天线和多模通信天线的需求在不断增加。 为了解决圆极化天线的设计问题和单一系统覆盖空白及定位精度低的问题,需要开发1种