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新型小型化超寬帶功率分配器的設計
來源：電子技術應用2011年第11期
范海軍,， 周希朗
(上海交通大學 射頻與微波技術研究中心， 上海200240)
摘要： 利用四分之三波長折疊微帶線與四分之一波長微帶線級聯(lián),，并在輸入端口引入四分之一波長短路線,，設計出一種新型的超寬帶功率分配器,。采用奇偶模的方法進行理論分析，導出設計參數(shù)方程,，并通過HFSS進行仿真優(yōu)化,。仿真和測量結果表明， 輸入回波損耗從3 GHz~10.9 GHz均大于10 dB,。插入損耗從2.6 GHz~9.5 GHz均小于1 dB,，從9.5 GHz~10.8 GHz均小于1.3 dB。輸出端口的回波損耗和隔離度從3 GHz~12.7 GHz均大于10 dB,。高頻的帶外抑制在14.2 GHz時達到20 dB,。
中圖分類號： TN626
文獻標識碼： A
文章編號： 0258-7998(2011)11-0125-03
Design of a novel compact ultra-wideband power divider
Fan Haijun, Zhou Xilang
Center for Microwave and RF Technologies，Shanghai Jiao Tong University,，Shanghai 200240, China
Abstract： The design of a novel Wilkinson power divider for ultra-wideband(UWB) operation is presented. This structure is formed by a three-quarter-wavelength folded microstrip line segment connected a quarter-wavelength section and a short-circuited stub introduced at the input port. Closed-form design equations are derived based on the even-mode and odd-mode analysis. The measured results show the input return loss is greater than 10 dB from 3 GHz to 10.9 GHz, while the insertion loss is less than 1 dB from 2.6 GHz to 9.5 GHz, less than 1.3 dB from 9.5 GHz to 10.8 GHz, and the out-of-band rejection level is more than 20 dB at 14.2 GHz. The output return loss and the isolation between the port 2 and port 3 are all greater than 10 dB from 3 GHz to 12.7 GHz.
Key words : UWB,；power divider；even-mode and odd-mode decomposition method


   自從2002年美國通信委員會批準超寬帶商用以來,，各種超寬帶器件的研究逐漸增加[1-4],。超寬帶功率分配器作為建立超寬帶電路和系統(tǒng)不可或缺的器件，其發(fā)展也非常重要,。但關于超寬帶功率分配器的文獻并不多,。參考文獻[5]通過級聯(lián)多級威爾金森功率分配器來實現(xiàn)超寬帶的目的，但結構尺寸太大且需要更多的電阻,。參考文獻[6]采用一對階躍阻抗開路線和一對平行耦合線設計超寬帶功率分配器,，具有很好的帶外抑制以及很好的隔離度，但在高頻時插入損耗較大,。參考文獻[7]中提出用多層的槽線實現(xiàn)超寬帶功率分配器,，具有很好的帶通性能，但不易加工制作,。參考文獻[8]使用微帶線與槽線形成T-型結構,，在超寬帶的頻率范圍內(nèi)形成異相信號的功率分配器,。
    本文利用四分之三波長折疊微帶線與四分之一波長微帶線級聯(lián)，并在輸入端口引入四分之一波長短路線,，設計出一種新型的超寬帶功率分配器,。通過在輸入端口引入四分之一波長短路線，可以有效地增加帶內(nèi)傳輸極點,。運用奇偶模的分析方法進行理論分析,，導出相應的設計公式。然后通過HFSS仿真并進行優(yōu)化,，加工成實物進行測試,。測試結果顯示該結構在超寬帶頻帶內(nèi)具有很好的匹配性能和隔離度，且與仿真結果相符,。
1 設計原理
    超寬帶功率分配器的結構如圖1所示。由于結構對稱性,，可以采用奇偶模的分析方法對其進行理論分析,。




2 仿真及測試結果

 


    本文采用的是介電常數(shù)為2.65、厚度為0.8 mm的介質,。由前面的分析可得到結構初始尺寸,，并通過HFSS進行仿真優(yōu)化,得到最終的尺寸：W0=2.2 mm,W1=0.7 mm,W2=0.2 mm,W3=1 mm,L1=6.7 mm,L2=5.8 mm,L3=5.7 mm,L4=9.6 mm,L5=3.5 mm,d=3 mm,S=2.2 mm,R1=43 Ω,R2=130 Ω。

參考文獻
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