基于波導的Ku頻段八路寬帶功分器設計

1 引言

微波通信系統的發展對發射機輸出功率和帶寬的要求越來越高，微波單片集成電路（MMIC）的輸出功率有限，電真空器件雖然能夠提供大的輸出功率，但有體積大、供電電壓高、穩定性差、壽命不長等缺點，為了獲得更大功率輸出，往往需要采用功率合成技術。

矩形金屬波導相對微帶結構具有功率容量高和低損耗的特性，將其用于功率分配/合成網絡能夠有效地提高功率合成效率；常用的波導功分/合成結構有T分支、Y分支、波導定向耦合器、波導分支線耦合器及魔T等，其中波導T分支結構簡單、尺寸小、應用靈活，但傳統的波導T分支匹配方式無法實現寬帶，若想覆蓋整個波導波段需采用一些特殊的匹配方式。

目前，大多數固態器件（MIC,MMIC）都基于平面電路應用，其中最廣泛的為微帶結構，采用波導—微帶過渡可以有效地將平面電路與波導系統相連。其中，波導—微帶探針過渡具有結構緊湊、容差好等特點，特別是在采用多探針結構時，能夠在實現波導—微帶轉換的同時完成功分，具有合成效率高、體積小的優點。

基于以上考慮，本文提出了一種采用波導E-T分支寬帶功分器與波導—微帶四探針過渡相結合的功率合成方案，實測結果表明，功率合成網絡可覆蓋整個Ku頻段。

2 E-T分支波導功分器

2.1 理論分析

波導E面分支是在主波導寬邊面上的分支，其軸線平行于主波導模的電場方向，是一種串聯分支，結構如圖2-1所示，E-T分支具有如下特性：

當信號由端口1輸入時，端口2和3都有輸出且反相;

當信號由端口2輸入時，端口1和3都有輸出；

當信號由端口3輸入時，端口1和2都有輸出；

當信號由端口2和3同相輸入時，端口1的對稱面上可得到電場駐波波腹，端口1輸出最小；當信號由端口2和3反相輸入時，端口1的對稱面上可得電場波節，端口1輸出最大。由于E-T支是由波導的寬邊分支出來的，主波導寬邊上的壁面電流與分支臂上寬邊壁面電流是連續的。因此，如果傳輸TE10波的主波導用雙線代替，則分支臂就等效為一個串聯雙線，可用一電抗表示，其簡化等效電路圖2-2所示：

圖2-1 E-T分支

圖2-2 E-T分支的簡化等效電路