W波段功率分配器及應(yīng)用

　　3 W頻段3dB電橋設(shè)計(jì)及其應(yīng)用

　　如圖2，設(shè)計(jì)目標(biāo)為port1反射最小, port2與port3對(duì)稱。選用Rogers公司RT Duroid5880基片,厚度0.127mm,介電常數(shù)相對(duì)較小(εr=2.2),對(duì)相同阻抗的傳輸線,金屬導(dǎo)帶更寬,傳輸線金屬損耗越低;同時(shí),在保持端口阻抗為50歐姆不變的前提下,盡量加寬金屬導(dǎo)帶的寬度,對(duì)本電路來(lái)說(shuō),主要是加寬與Wilkinson電橋70.7歐姆線相對(duì)應(yīng)的那部分微帶傳輸線的寬度。應(yīng)用HFSS工具對(duì)整個(gè)3dB電橋進(jìn)行電磁場(chǎng)仿真模擬,通過(guò)合理改變電路尺寸以消除不連續(xù)性對(duì)電路性能的影響,從而得到優(yōu)化的結(jié)果。電路結(jié)構(gòu)與仿真結(jié)果如圖4。

　　再設(shè)計(jì)波導(dǎo)-微帶過(guò)渡，采用E-面探針結(jié)構(gòu)，電路結(jié)構(gòu)與仿真結(jié)果如圖5，利用此過(guò)渡可與此前的電橋可組成背靠背功率分配與合成網(wǎng)絡(luò)。

　　圖3 (a)電路結(jié)構(gòu)

　　圖3 (b)仿真結(jié)果

　　圖4 (a)過(guò)渡的結(jié)構(gòu)

　　圖4 (b)過(guò)渡的仿真結(jié)果

　　在以上設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,我們可以設(shè)計(jì)兩路功率放大合成電路。將設(shè)計(jì)的電橋與過(guò)渡應(yīng)用于圖1所示的網(wǎng)絡(luò)，為使兩放大支路上器件與微帶線連接處等不連續(xù)性引起的反射回波在3dB電橋處反相抵消,以進(jìn)一步提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)端口駐波性能,放大芯片的安裝位置相互錯(cuò)開(kāi)90°。

　　由前述分析,單個(gè)3dB三口網(wǎng)絡(luò)與的損耗約為0.2dB,再加上波導(dǎo)-微帶轉(zhuǎn)換的損耗約為0.1dB,合成時(shí),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(dāng)然,實(shí)際應(yīng)用中還要按產(chǎn)品手冊(cè)給出的芯片飽和輸出功率來(lái)計(jì)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(duì)毫米波功率合成電路來(lái)說(shuō),電路的加工工藝是引起合成效率降低的一個(gè)重要因素。同時(shí),合成信號(hào)不平衡程度也會(huì)引起功率合成效率降低。可以預(yù)計(jì),進(jìn)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(hào)的平衡度,采用此種電橋進(jìn)行毫米波固態(tài)功率放大合成,可以達(dá)到很好的效果。

　　4 結(jié)論

　　毫米波集成電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)功率合成,基本合成單元是兩路電橋合成,關(guān)鍵技術(shù)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(duì)加工精度要求很高，但其相應(yīng)功率合成網(wǎng)絡(luò)具有低損耗、低成本等優(yōu)點(diǎn),具有一定實(shí)用價(jià)值，可以進(jìn)一步加工實(shí)物進(jìn)行驗(yàn)證。