[实用新型]基于不对称槽线复合桥结构的X波段宽带功分器

说明书

本实用新型设计了一款基于不对称槽线混合桥结构的X波段宽带功分器，应用在8‑10.3GHz频段。该功分器电路通过微带—槽线过渡结构和槽线—不对称槽线构成的混合桥结构实现电磁能量的耦合传输和功率分配，且通过调整混合桥结构中不对称槽线的交叠面宽度即可实现输出端口的0°、180°相移，不需引入额外的相移电路，克服了传统微带平面结构功分器电路尺寸大、不适合工作在高频段的技术难题。电路采用介电常数为3.55的Rogers4003C电介质材料，介质基板的厚度为0.508mm，在功分频段内可实现功率的均等分配，同时，输入端到两个输出端的回波损耗优于‑15dB，插入损耗优于‑5dB，电路性能优良。

技术领域

本实用新型涉及无线通信中的功率分配技术，设计了一款基于不对称槽线复合桥结构的X波段宽带功分器，应用在8-10.3GHz频段。

背景技术

随着微波技术的发展，功率分配器（简称功分器）作为微波系统和电路的基础元件，对其性能的要求越来越高。基础的功分器结构包括T型结功分器、威尔金森（Wilkinson）功分器和Bagley功分器等。T型结功分器结构简单，但存在隔离效果差等技术缺陷。Wilkinson功分器是目前使用最广泛的一类功分器，输出端口间一般需要焊接隔离电阻，存在电路尺寸过大的问题，且Wilkinson功分器多应用于低频段，应用于高频段时波长与隔离电阻的尺寸相当，必须考虑电阻的分布参数效应。Bagley功分器在低频应用时尺寸较大，一些不规则曲线微带或是宽度较窄的微带线对电路加工工艺提出了很高的要求。然而，寻找低损耗、小尺寸、且适合高频段的新型功分器，一直以来都是业界的研究热点，传统的功分器设计方法已经很难满足这些设计要求。

发明内容

本实用新型设计了一款基于不对称槽线复合桥结构的X波段宽带功分器，应用在8-10.3GHz频段。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：电路结构所用的介质材料是介电常数为3.55的Rogers4003C，介质基板的厚度为h=0.508mm。在介质层顶层敷设了一组开路终端为圆形的微带线，同时在介质层底层接地面上也刻蚀了圆形的槽线短路终端。电磁能量在经过输入微带线和微带线-槽线过渡结构之后到达不对称槽线混合桥，它的两条输出臂放置在水平直径方向，左右对称。在设计时，为了让混合桥结构处的电磁能量能够平滑过渡到微带线输出臂上，不对称槽线混合桥结构上层圆形微带贴片R₃大于底层圆形槽孔的半径R₂，即不对称槽线存在交叠面结构，且交叠面宽度为d，这种设计可以有效改善电路的回波损耗和插入损耗性能。为实现输入端和两个输出端口的阻抗匹配，输出端微带线采用了单节阻抗变换器。考虑到微带线带条弯折会带来不连续性效应，为减小这种不良效应，输出臂部分的微带线在拐角处做了45°削角处理，斜切率为0.6。

本实用新型的显著优点是：可以实现在8-10.3GHz的X波段一分二的功率分配。电路通过调整混合桥结构中不对称槽线的交叠面宽度即可实现两个输出端口的0°、180°相移，不需引入额外的相移电路，克服了传统微带平面结构功分器电路尺寸大、不适合工作在高频段的技术难题。在该电路中，输入端到两个输出端的插入损耗优于-5dB，回波损耗优于-15dB，工作性能良好。

附图说明

下面结合实作产品和附图，对本实用新型做进一步的详细说明：

图1是本实用新型基于不对称槽线复合桥结构的X波段宽带功分器的整体结构图。

图2是本实用新型基于不对称槽线复合桥结构的X波段宽带功分器的3-D立体结构示意图。

图3是电路上层输入端微带结构1的几何结构图。

图4是电路底层接地面上槽线结构2的几何结构图。

图5是电路上层输出端微带结构3的几何结构图。

图6是本实用新型基于不对称槽线复合桥结构的X波段宽带功分器S参数的实测结果和仿真结果。