一種基于波導(dǎo)的K波段功率分配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

張麗靜

(中國電子科技集團(tuán)公司第十三研究所，河北 石家莊 050051)

隨著無線電通信、雷達(dá)等電子設(shè)備系統(tǒng)的快速發(fā)展，對更遠(yuǎn)距離、更高通信質(zhì)量的要求越來越高，需要開發(fā)出適用于高頻段和大功率、高效率的射頻系統(tǒng)。在現(xiàn)階段單個(gè)功率單片輸出功率有限的前提下，普遍采用各種類型的功率合成方案，從而使系統(tǒng)在各個(gè)工作頻段獲得想要的輸出能力[1]。

在眾多類型分配網(wǎng)絡(luò)中，波導(dǎo)功率分配網(wǎng)絡(luò)具有功率容量大、合成損耗低、散熱好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于毫米波功率合成系統(tǒng)中。本文基于3 dB分支定向耦合器的網(wǎng)絡(luò)結(jié)論[2-4]，基于BJ260標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)設(shè)計(jì)了一種3路波導(dǎo)功分器，并與雙探針波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)進(jìn)行級聯(lián)，形成了6路功率分配網(wǎng)絡(luò)，是針對具體應(yīng)用需求的一種較為靈活的功率分配網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)采用奇數(shù)路分配結(jié)構(gòu)，減少了合成級數(shù)，有效提高了合成效率。

1 原理分析

在微波理論中，3 dB分支矩形波導(dǎo)電橋通過縫隙耦合來實(shí)現(xiàn)功率分配，如圖1所示。在該結(jié)構(gòu)中，主波導(dǎo)和副波導(dǎo)以串聯(lián)電路形式對稱分布在縫隙兩側(cè)，根據(jù)微波網(wǎng)絡(luò)理論，可以采用奇偶模理論進(jìn)行分析，分別得到奇偶模傳輸矩陣[5]。

圖1 分支線耦合器結(jié)構(gòu)

偶模傳輸矩陣為

(1)

奇模傳輸矩陣為

(2)

奇偶模傳輸系數(shù)和反射系數(shù)為

(3)

式(3)中，Te和Γe分別為偶模傳輸和反射系數(shù)；T0和Γ0為奇模傳輸和反射系數(shù)。各端口的反射參數(shù)為

(4)

端口1和端口4的反射為零可知B=C，從而可以得到關(guān)于a和b的表達(dá)式，再由2、3端口的幅值條件可得另一表達(dá)式，幅值條件由設(shè)計(jì)的耦合度確定。……