Ku波段一分八宽带功分器开发及实现

性能优良的低成本毫米波八等分功分器张雄建龙正隆黄家栋（深圳华达微波科技有限公司卫星通信射频传输技术工程实验室深圳 518067）摘要：基于wilkinson功分器原理，研制了一种采用微带软基板和薄膜电阻来实现工作在25GHz-31GHz频率的毫米波八等分功分器，测试结果表明输入输出驻波系数和各端口的隔离良好，该功分器成功地应用于毫米波宽带八通道发射模块的研制。

关键词:功分器，wilkinsonDesign &Development of a Millimeter 8 Port Power Splitter With Good Performance And Low CostZhang xiongjian , Long zhenglong, Huang jiadongAbstract: On the basi s of Wilkinson power splitter, a millimeter broad band splitter working in 25~31GHz has been designed and developed by using microwave soft substrate and thin film resister. The experimental result show input and output VSWR and isolation of the splitter are satisfactory. Therefore , it was used in millimeter TR module with eight channels successfully.Key words: splitter, Wilkinson splitter1 引言在微波系统中，功率分配器有着重要和广泛的应用，在相控阵天线中，微带功分器尺寸小，重量轻，在低功率使用中占主导地位。

设计应用技术Telecom Power Technology相位噪声/（d B c /H z ）1-160-150-140-130-120-110-100-190-80-70-6010100频率偏移/kHz1 00010 000相位噪声/（d B c /H z ）1-160-150-140-130-120-110-100-190-80-70-6010100频率偏移/kHz1 00010 000 2023年10月25日第40卷第20期25号混频后，通过低通滤波器滤除高频分量，再取其差频作为主环鉴相器的射频信号；综合相位噪声、频率切换时间等指标，采用4级有源环，并选取合适的环路带宽，降低鉴相泄露；对各器件供电电源进行充分的隔离滤波，防止电源串扰。

1.2.2　空间串扰产生的杂散优化设计混频环内部同时存在主环信号、副环信号、中频信号，需要对不同的信号进行隔离处理，防止不同信号空间串扰。

该产品结构通过压框将主环信号、副环信号、中频信号进行分腔，并且每个隔腔进行单独封盖处理，减小不同信号空间串扰。

1-160-150-140-130-120-110相位噪声/（d B c /H z ）-100-90-80-706010100k 频率偏移/kHz1 00010 000　（a ）相位噪声 （b ）杂散图4　混频环测试结果2　测试结果混频环的测试结果如图4所示。

由测试结果可知，该混频环的输出频率为16～20 GHz ，步进频率为100 MHz ，相位噪声为-111 dBc/Hz@1 kHz ，杂散为-60 dBc 。

其中，混频环-111 dBc/Hz@1 kHz 的相位噪声实测值较图3中主环-112 dBc/Hz@1 kHz 的相位噪声仿真值恶化1 dB ，这是由于图2中副环 -114 dBc/Hz@1 kHz 的相位噪声未优于图3中主环-112 dBc/Hz@1 kHz 的相位噪声6 dB 以上，混频过程相位噪声恶化导致的，后续可根据测试结果优化副环相位噪声。

Ku波段宽带固态功率放大器蔡昱;冯鹤;曹海勇【摘要】近年来,随着科学技术的发展,功率合成技术发展迅猛,多种合成方案被提出来,有微带线合成、波导腔合成、辐射线合成等等,但都有各自的优势和不足.文章介绍了一种Ku波段宽带固态功率合成放大器的工程实现.固放采用多芯片多级合成,根据工程应用的实际要求,每级合成采用了不同的合成方式.文章所研究合成功率放大器的基本单元模块由两个功率芯片通过Lange桥合成,在装入壳体合成之前单独调试,确保功率和相位基本一致后再用波导合成器进行功率合成.最后通过8路E面波导功分器将9W模块的功率合成在Ku波段宽带范围内大于60W的功率输出,测试数据和模拟数据基本吻合.【期刊名称】《电子与封装》【年(卷),期】2011(011)002【总页数】4页(P30-33)【关键词】固态功率放大器;Lange桥;MMIC;波导功分器【作者】蔡昱;冯鹤;曹海勇【作者单位】南京电子器件研究所微波与毫米波专用模块电路研发部,南京,210016;南京电子器件研究所微波与毫米波专用模块电路研发部,南京,210016;南京电子器件研究所微波与毫米波专用模块电路研发部,南京,210016【正文语种】中文【中图分类】TN72在上个世纪40～50年代随着真空电子管技术的巨大进步，可在微波和毫米波频段获得大功率的微波电子管在军事和通信领域获得了广泛的应用。

但是在低噪声接收方面，电子管领域却始终找不到突破口，这主要与热电子流的随机起伏大、难于有效控制有关。

固态微波器件与电真空器件相比具有较小体积和重量、较低的工作电压、较长的使用寿命等特点，而且通常没有真空度和磁场的要求。

随着半导体材料和制造工艺的进步，人们在固态微波功率器件领域取得了突飞猛进的进展，在小功率范围全部取代了电真空器件，但是在大功率领域固态微波器件与电真空器件相比输出功率小3～4 个数量级，这使得固态微波功率器件在大功率领域的使用受到了限制，而固态功率合成技术可以使固态发射机的功率提高2～3 个数量级。

Ku波段一分八宽带功分器开发及实现[摘要]利用Wilkinson功分器的工作原理，仿真设计了一款Ku波段1分8微带线功分器，并通过产品实测验证，该功分器在14～18GHz的范围内性能优良，各端口匹配和幅相一致性良好，带内起伏小，与仿真结果吻合较好。

[关键词]Ku波段；宽带功分器；一分八功率分配器是将输入信号功率分成相等或不相等的多路输出的一种多端口微波网络，广泛运用在雷达、多路中继通信机等微波射频电路中。

同时功率分配器也可以逆向用作功率合成器，所以也可称为功率分配/合成器。

在微波技术和制造工艺不断发展的条件下，近年微带功分器作为高频段低功率的功率分配/合成器的主要形式广泛应用。

本文即在Ku波段支持下，研究可实现一分八功能的宽带功分器。

具体分析如下：1背景分析近年来有源相控雷达系统广泛应用，同时随雷达系统的工作频率越来越高，阵列单元间距越来越小，微带形式的功率分配/合成器是小型化微波模块的首选设计方式。

由于微带板材料在高频段相对插损越来越高，所以在设计中需要通过仔细的理论分析和仿真计算预先优化好功率分配器性能，以降低后期制造和调试的难度。

对于微波模块中使用的微带功分器的主要要求是各端口驻波较小、各路插损较小、各路幅相一致性好、通道间隔离度好以及与设计一致的工作带宽2微带功分器原理一个二等分功分器如图所示，其输入线和输出线特性阻抗都是ZO，输入和输出口之间的分支线特性阻抗为Z1，线长为λg/4。

对功分/合成器的主要要求有：当（2）、（3）口接匹配负载时，在输入的（1）口无反射，反之，对（2）、（3）口也如此。

（2）、（3）两输出口功率按一定比例分配，以及（2）、（3）两输出口之间相互隔离。

从图中可直接看出：由于（2）及（3）两路结构上对称，故功率是平分的。

跨接在A、B两点上的电阻R是为了得到（2）（3）两口之间相互隔离的作用。

由于单级变换的功分器无法达到Ku波段4GHz的带宽要求，所以必须采取2级以上变换的功分器来实现，实际设计中我们采用2级功分器，采用的两级隔离电阻分配方式为100Ω和260Ω。

L波段宽带8路功率合成器设计【摘要】本文设计了一种L波段宽带8路功率合成器，在传统Wilkinson级联的合成器的基础上，提出一种在第二级和第三级Wilkinson功分器之间加入匹配电路的新型功率合成器，从而工作在宽带系统中。

设计的功率合成器工作频段为1.2-1.4GHz，合成器输出端口S11<-24dB，幅度不一致性ΔA<0.15dB，相位不一致性Δφ<0.5o，插损︱S21︱&lt;9.4dB。

考虑功放的抗失配能力，每个输入端口的电压驻波系数VSWRin<1.2。

【关键词】L波段;功率合成;Wilkinson功分器;匹配电路1.引言在雷达系统应用中，发射系统功率增大意味着具有更远的作用距离。

因此，提高发射系统的输出功率对雷达系统性能的提高至关重要[1]。

随着半导体材料和制造工艺的进步，人们在固态微波器件领域取得了突飞猛进的进展，单个功放器件输出功率逐渐增加，但是单个固态功放输出的功率仍然难以满足系统的需要[3]。

因此采用功率合成技术提高输出功率以满足系统功率需求就成为一种非常有效的解决方法，在目前雷达系统中得到了广泛使用。

在功率合成器设计中，功率合成器插损、通道间相位不一致性、幅度不一致性会影响合成效率。

相对于电桥结构，Wilkinson功分器在幅度一致性，相位一致性的性能上具有明显的优势[4]。

因此在本文中，采用三级Wilkinson并馈结构，设计了一款L波段功率合成器，工作频段 1.2GHz-1.4GHz，输出端口反射系数S11<-24dB，插损︱S21︱&lt;9.4dB，幅度不一致性ΔA<0.15dB，相位不一致性Δφ<0.5o，并且保证每个输入端口的电压驻波系数VSWRin<1.2。

2.原理分析2.1 归一化Wilkinson功分器奇偶模分析[5]对于偶模激励，没有电流流过隔离电阻，因此不产生作用，可认为r/2阻值0Ω接开路。

Ku波段Wilkinson功分器仿真与设计刘文豹;刘宇;杨自强;陈涛【摘要】In view of some deficiencies about the existing power splitter design method, this paper proposes the design requirement for a quadripartition splitter at Ku band, and introduces the characteristics of advanced design system ( ADS) and HFSS software, and the theoretical basis of Wilkinson power splitters. By taking advantage of the speed of ADS and the accuracy of HFSS, two collaborative simulation software programs were used, and through parameter optimization a quadripartition Wilkinson microstrip line power splitter at Ku band was designed in a short period. The layout and cavity graph were designed and assembled. By debugging and testing the power splitters, the design objec-tive was achieved:bandwidth is in the range of 16 to 18 GHz, the standing wave resonance within the boundaries of the work is less than 1.3, the transmission loss less than 7.1 dB, and four ports isolation ratios greater than 17.5 dB. The test results verify the simulation results of the power splitter and the feasibility of the design method.%针对现有功分器设计方法存在的一些不足，提出一个Ku波段的一分四功分器的设计要求。