W波段功率分配器及應用

　　3 W頻段3dB電橋設計及其應用

　　如圖2，設計目標為port1反射最小, port2與port3對稱。選用Rogers公司RT Duroid5880基片,厚度0.127mm,介電常數相對較小(εr=2.2),對相同阻抗的傳輸線,金屬導帶更寬,傳輸線金屬損耗越低;同時,在保持端口阻抗為50歐姆不變的前提下,盡量加寬金屬導帶的寬度,對本電路來說,主要是加寬與Wilkinson電橋70.7歐姆線相對應的那部分微帶傳輸線的寬度。應用HFSS工具對整個3dB電橋進行電磁場仿真模擬,通過合理改變電路尺寸以消除不連續性對電路性能的影響,從而得到優化的結果。電路結構與仿真結果如圖4。

　　再設計波導-微帶過渡，采用E-面探針結構，電路結構與仿真結果如圖5，利用此過渡可與此前的電橋可組成背靠背功率分配與合成網絡。

　　圖3 (a)電路結構

　　圖3 (b)仿真結果

　　圖4 (a)過渡的結構

　　圖4 (b)過渡的仿真結果

　　在以上設計的基礎上,我們可以設計兩路功率放大合成電路。將設計的電橋與過渡應用于圖1所示的網絡，為使兩放大支路上器件與微帶線連接處等不連續性引起的反射回波在3dB電橋處反相抵消,以進一步提高整個網絡端口駐波性能,放大芯片的安裝位置相互錯開90°。

　　由前述分析,單個3dB三口網絡與的損耗約為0.2dB,再加上波導-微帶轉換的損耗約為0.1dB,合成時,電路損耗約為0.35dB(由于電路尺寸很小，可忽略傳輸線損耗)。當然,實際應用中還要按產品手冊給出的芯片飽和輸出功率來計算合成效率,還要考慮微帶鍵合等電路加工、安裝因素的影響;對毫米波功率合成電路來說,電路的加工工藝是引起合成效率降低的一個重要因素。同時,合成信號不平衡程度也會引起功率合成效率降低。可以預計,進一步提高加工工藝，選用同批次放大芯片以提高合成的兩路信號的平衡度,采用此種電橋進行毫米波固態功率放大合成,可以達到很好的效果。

　　4 結論

　　毫米波集成電路技術實現功率合成,基本合成單元是兩路電橋合成,關鍵技術是制作出低損耗3dB合成電橋。本文描述的W波段3dB電橋,由于工作頻率很高，所以尺寸很小，對加工精度要求很高，但其相應功率合成網絡具有低損耗、低成本等優點,具有一定實用價值，可以進一步加工實物進行驗證。