毫米波6路波導寬帶功率分配器

陳昱宇 劉聞

摘要 文章介紹了一種用于對射頻信號進行功分、合成的寬帶波導6路功分器。使用3D電磁場仿真軟件構建了6路功分器的模型并進行了仿真，依據仿真優化結果加工了背靠背功分合成器并進行測試，測試結果顯示在Ka頻段插入損耗≤0.5dB。該合成器填補了4路與8路功分合成之問的空白，為特定應用條件下的高效率合成提供了新的選擇，具備較高的實用價值。

【關鍵詞】寬帶 Ka頻段 6路功分器 低插損毫米波高效

本文提出了一種6路波導E面合成結構，仿真顯示在Ka頻段插損小于0.1 dB，回波損耗小于-15dB。

1 理論分析

一個完整的功率合成網絡通常包含三部分：從1到N路的功分器，其作用是將單路輸入信號分為N路幅度相等的信號;N路放大鏈，其作用是將N路信號通過相同的功率放大鏈進行功率放大，從N路到1路的合成器，其作用是將N路經放大后的信號通過N路合成器進行功率合成。

為實現高效率的空間功率合成，功率分配、合成器需要具備以下條件：

（1）各端口的信號幅度具有高度的一致性;

（2）各端口的相位具有高度一致性;

（3）功分器、合成器具有較低的插入損耗。

1.1 幅度差與合成效率的關系

以二路信號幅度差ldB為例，經計算合成效率為99.6%;以二路信號幅度差3dB為例，經計算合成效率為97.2%。計算結果表明：功分器各支路間的幅度差越大，合成效率越低，但較小的信號幅度差基本不影響合成效率。

1.2 相位差與合成效率的關系

以兩路信號相位差20°為例，合成效率約96%;兩路信號相位差40°時，合成效率約85%。計算結果表明：功分器各支路間的相位差越大，合成效率越低，若路間存在較大的信號相位差（相位差值>30°），將對合成效率產生嚴重影響。

2 實物測試

依據仿真模型，采用硬鋁材料2A12加工背靠背波導6功分合成網絡。圖1為加工的背靠背功分合成網絡實物照片。采用標量網絡分析儀對功分合成網絡進行測試，測試曲線如圖2所示。測試結果顯示：在工作頻率范圍內，功分合成網絡插入損耗≤0.9dB，6功分器插入損耗≤0.45dB。

3 結束語

文中介紹了一種Ka頻段的寬帶E面波導六路功分器，測試結果表明：該功分器達到了設計預期效果，插入損耗！0.45dB，可應用于該頻段內的功率合成。在后續的研究工作中，可以按6*2ⁿ路對功分器進行擴展;也可通過提高工藝加工的精度減小功分器的插入損耗，獲得最優的合成效果。

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