新型小型化超宽带功率分配器的设计

摘  要： 利用四分之三波长折叠微带线与四分之一波长微带线级联，并在输入端口引入四分之一波长短路线，设计出一种新型的超宽带功率分配器。采用奇偶模的方法进行理论分析，导出设计参数方程，并通过HFSS进行仿真优化。仿真和测量结果表明， 输入回波损耗从3 GHz~10.9 GHz均大于10 dB。插入损耗从2.6 GHz~9.5 GHz均小于1 dB，从9.5 GHz~10.8 GHz均小于1.3 dB。输出端口的回波损耗和隔离度从3 GHz~12.7 GHz均大于10 dB。高频的带外抑制在14.2 GHz时达到20 dB。
关键词： 超宽带；功率分配器； 奇偶模分解方法
      自从2002年美国通信委员会批准超宽带商用以来，各种超宽带器件的研究逐渐增加[1-4]。超宽带功率分配器作为建立超宽带电路和系统不可或缺的器件，其发展也非常重要。但关于超宽带功率分配器的文献并不多。参考文献[5]通过级联多级威尔金森功率分配器来实现超宽带的目的，但结构尺寸太大且需要更多的电阻。参考文献[6]采用一对阶跃阻抗开路线和一对平行耦合线设计超宽带功率分配器，具有很好的带外抑制以及很好的隔离度，但在高频时插入损耗较大。参考文献[7]中提出用多层的槽线实现超宽带功率分配器，具有很好的带通性能，但不易加工制作。参考文献[8]使用微带线与槽线形成T-型结构，在超宽带的频率范围内形成异相信号的功率分配器。
     本文利用四分之三波长折叠微带线与四分之一波长微带线级联，并在输入端口引入四分之一波长短路线，设计出一种新型的超宽带功率分配器。通过在输入端口引入四分之一波长短路线，可以有效地增加带内传输极点。运用奇偶模的分析方法进行理论分析，导出相应的设计公式。然后通过HFSS仿真并进行优化，加工成实物进行测试。测试结果显示该结构在超宽带频带内具有很好的匹配性能和隔离度，且与仿真结果相符。
1 设计原理
     超宽带功率分配器的结构如图1所示。由于结构对称性，可以采用奇偶模的分析方法对其进行理论分析。
   


2 仿真及测试结果