基于阶梯阻抗谐振器的双频宽带滤波功分器

为了更好地满足无线通信系统对多功能、多频段射频前端器件的要求,提出了一种基于阶梯阻抗谐振器的双频宽带滤波功率分配器。首先,使用单个T形谐振器实现双频滤波单元,同时采用阶梯阻抗技术引入了单独可调的高次模用于展宽双频功分器的高频通带带宽;其次,利用枝节加载技术实现额外谐振模式的引入,展宽了双频滤波功分器低频通带带宽;为了实现小型化设计,对部分微带线进行弯折,使得整个电路结构更加紧凑。此外,利用T形谐振器自身的滤波特性和在微带馈线上加载的开路枝节,在带外产生四个可控的传输零点,提高了通带外选择性;通过在微带馈线上加载扇形枝节和在输出端口引入隔离电阻,有效改善了滤波功分器的带内阻抗匹配效果和隔离度。为了进一步验证,对所提出的滤波功分器进行了加工和测试。该滤波功分器的中心频率为2.83 GHz和4.87 GHz,相对带宽分别为10.6%和11.7%,通带隔离度均大于14.5 dB。测试和仿真结果基本一致。

基于环形多模谐振器的双频滤波功分器设计

本文设计了一种基于环形多模谐振器的零点可控双频滤波功分器。通过微扰加载,实现双频滤波器功能;利用枝节加载,提高了带宽和带外选择性;采用融合设计方法,将该滤波器与功分器进行集成,完成双频滤波功分器设计;通过在输出端口间引入电阻,提高端口间隔离度。为了验证设计的正确性,设计、加工和测试了该功分器,实测结果和仿真结果基本吻合,当功分器S_(11)<-10 dB时,工作频段分别为2.14~2.52 GHz和4.54~4.84 GHz,端口间隔离度最大达到45 dB。

基于慢波基片集成波导的小型化移相功分器

针对移相器和功分器的功能融合设计,提出了一种基于慢波基片集成波导(Slow-Wave Substrate Integrated Waveguide,SW-SIW)的小型化移相功分器,两个输出分支等长带宽,可实现30°相移量.其中一个输出分支通过基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)实现,而另一个输出分支将互补开口谐振环(Complementary SplitRing Resonator,CSRR)加载在上层金属表面,代替传统SIW连续的金属表面,该CSRR由经典CSRR结构演变而来,同时为了降低由CSRR加载所造成的相位上的不稳定,在CSRR内部添加金属化通孔,实现SW-SIW,使得截止频率和相速度降低.测试结果表明,移相功分器在9.0~11.8 GHz频带范围内反射系数|S11|小于-10 d B,相对工作带宽为26.9%,插入损耗小于1.3 d B.两个输出端口的相位差稳定在30°±3°,幅度差小于1.4 d B,实现了等功率分配.所设计的移相功分器具有较小的尺寸和低制造成本,适合应用在相控阵天线中.

Ku波段高功率过模圆波导到8路矩形波导功分器

功分网络用于将HPM分成若干路后馈入移相器、单元天线等,其中过模圆波导到多路矩形波导功分器同时具有模式转换和功率分配功能,需具备高功率容量、高传输效率、低反射等特性。针对Ku波段GW级过模圆波导到8路矩形波导功分器,开展了设计、仿真、研制和小信号测试,建立了功率容量测试平台,对其功率容量进行了考核。小信号测试结果表明,该1分8路功分器,在14.7 GHz±200 MHz范围内,反射系数小于-20 dB,传输系数-9.1 dB左右,端口不平衡度小于0.4 dB;功率容量考核实验表明,该功分器功率容量超过900 MW。

基于横向耦合和正交耦合的基片集成波导超宽阻带滤波功分器

基片集成波导滤波功分器在通信系统中的应用逐渐广泛。与传统波导谐振器相同,基片集成波导谐振器含有多个传输模式,导致基片集成波导滤波器的宽阻带特性很难实现。本文设计了一种由电激励实现的超宽阻带基片集成波导滤波功分器。具体地,提出了一种基于电磁交替耦合拓扑的四阶基片集成波导滤波功分器,具有电输入和电输出端口。横向耦合通过谐振腔侧边开窗实现磁耦合,纵向耦合通过在相邻两腔之间的耦合窗口中蚀刻S槽线实现电耦合。通过正交传输路径可以抑制多个高阶模式,仿真和测量结果表明,阻带带宽分别大于9f 0和3.1f 0范围,该中心频率为35.5 GHz的滤波功分器的带外抑制效果优于-20 dB。上述方法经实物验证,试验结果与仿真结果吻合。

一种宽带低损耗微同轴功分器

为了降低功分器的插损、提高功分端口之间的隔离度,对传统威尔金森功分器进行改进,用矩形微同轴结构代替微带线结构,设计了一种新型功分器。微同轴基于微机电系统(MEMS)工艺,主要由改进的五层电镀铜层构成,通过调整内导体的宽度可获得10~100Ω变化范围的特性阻抗,进一步扩大了多阶阻抗变换的阻抗设计范围。功分器三个端口设计为共面波导(CPW)结构,适用于G-S-G探针测试及金丝互连。功分器参数的初始值由数值计算得到,并在三维电磁仿真软件HFSS中建模、仿真和优化。最后,对功分器进行了加工和测试。功分器的尺寸为13.2 mm×6.3 mm×0.5 mm,在12~18 GHz带宽内功分损耗小于3.3 dB,隔离度大于25 dB,表明该新型功分器具有宽频带、低损耗、高隔离性能。

基于槽线的太赫兹同相和反相功分器设计

根据接地共面波导(GCPW)和槽线的结构特点,首先设计并仿真验证了一种由接地共面波导到槽线的功分器;然后根据槽线横截面的电场分布特性,设计了一种GCPW-槽线-GCPW结构的同相功分器和反相功分器。仿真结果表明,同相功分器在175~225 GHz范围内的插入损耗优于4 dB,回波损耗优于9.6 dB;反相功分器在185~215 GHz范围内的插入损耗优于4 dB,回波损耗优于10.5 dB,幅度不平衡度小于0.24 dB,相位不平衡度小于1.3°。相比其他太赫兹功分器,本文设计的功分器在插入损耗和回波损耗相当的情况下,具有更简单、紧凑和易于集成的结构。

基于SiGe工艺多抽头电感结构的紧凑型Wilkinson功分器

为了解决传统Wilkinson功分器损耗高、尺寸大的问题,从功分器的理论分析出发,将传统的微带线结构和LC集总式结构进行改进,在隔离电阻处引入频率补偿电容,设计一种新型的多抽头电感结构的紧凑型宽带二等分功分器。所设计的功分器基于0.18μm SiGe BiCMOS工艺。射频/微波电磁仿真显示,在8~16 GHz的频带范围内,功分器的分配损耗小于0.8 dB,隔离度大于20 dB,端口回波损耗大于15 dB,核心电路版图面积仅为0.30 mm×0.25 mm,可满足宽带功分器低损耗、小型化、高隔离度的设计要求。

12~26.5 GHz超宽带小型化功分器设计

针对传统功分器尺寸大、带宽窄并且难以用于集成,基于GaAs工艺设计一款超宽带两路等分功分器芯片。芯片采用两节威尔金森结构,用低通Π模型替换四分之一波长微带分支线,实现了功分器宽频带及小型化,芯片尺寸为1.75 mm×0.86 mm,在12~26.5 GHz工作频率范围内,插入损耗小于3.65 dB,回波损耗小于15 dB,隔离度大于17 dB。此外,芯片采用片上通孔金属化工艺保证良好接地,不需要额外接地措施,使用简单方便,背面采用金属化处理,适用于共晶烧结或导电胶粘结工艺。

基于新型耦合线隔离网络的紧凑型宽带滤波功分器设计

基于耦合双线与三线结构,文章提出一种紧凑型宽带滤波功分器的设计方法。通过延长耦合三线结构中两输出边线为终端短路枝节,实现通带两侧带有传输零点的滤波响应。同时,文章利用延长的短路枝节,构造带通耦合线结构,用于新型隔离网络的设计,实现输出端口间良好的宽带隔离。为指导设计,文章根据奇偶模等效电路,对三端口滤波功分器的理论滤波响应进行了预测,分析实现良好端口隔离的阻抗条件,从而确定滤波功分器的初始尺寸和隔离电阻初始值。作为验证,利用多层平面印刷电路,设计、加工了一款中心频率位于1.93 GHz、3 dB相对带宽为60.5%的滤波功分器原型,并进行了测试。结果表明,该滤波功分器在0~2.26 GHz内实现了15 dB的端口隔离,实际电路的尺寸仅有0.35λg×0.17λg。

宽带Wilkinson功分器的设计仿真与制作

利用Ansoft公司的HFSS软件对设计宽带Wilkinson功分器模型进行仿真,制作出了工作频带为0.8～2.5 GHz,尺寸为4.0 cm×3.0 cm×0.5 cm的宽带功分器并进行了测试,仿真结果和实物测试结果比较接近。该功分器在整个频带范围内具有良好的性能指标,传输损耗<0.8 dB,隔离度>20 dB,该功分器实现了宽带化以及小型化。由于其工作频率处于ISM频段内,因此可广泛应用于GPS、蓝牙等通讯系统中。

宽频比双频耦合线Wilkinson功分器的设计方法

为了实现Wilkinson功分器的宽频比双频工作特性,并简化功分器的总体结构,提出了采用耦合线和隔离枝节相结合的设计方法.和隔离电阻直接与端口连接的功分器形式相比,由隔离枝节构成的功分器结构减小了传输线间的寄生影响.设计并加工了工作在1.0 GHz和2.5 GHz频段的双频Wilkinson功分器,实验与仿真结果吻合,设计的功分器性能良好.

用于微波组件的LTCC Wilkinson功分器设计

基于LTCC工艺,设计了一种可用于微波组件的新型三维Wilkinson功分器,设计指标为:工作频带介于2.2～2.7GHz,插入损耗<0.5dB,隔离度>20dB,驻波比<1.30.使用HFSS软件为该功分器建立了模型并进行了仿真计算。仿真结果表明:该功分器在工作频带内的插入损耗<0.3dB,隔离度>20dB,驻波比<1.25,达到了设计要求。

同轴高功率超宽带功分器研究

运用同轴结构,研制出高功率超宽带功分器,采取先阻抗变换,再功分的形式,以简化机械加工难度。运用高频仿真软件进行仿真分析,研制出一分为二和一分为四的功分器,再组合成为一分为八的功分器,高压实验表明该功分器能耐高压,驻波测试表明阻抗匹配较好,从测量的传输参数可以看出输出各端口幅度一致性较好。证明了该高功率超宽带功分器可以用作实际的高功率天线阵列。

光子晶体定向耦合三波长功分器

以二维三角晶格光子晶体为研究对象,在该光子晶体中引入两行以一行耦合介质柱为间距的平行单模线缺陷波导.通过分析和研究光子晶体波导耦合结构的耦合和解耦合特性,发现在不同频率下耦合波导的耦合长度不同.利用平面波展开法和定向耦合原理计算了在不同入射光频率下,缺陷波导间耦合波导的耦合长度,设计了一种新型超微光子晶体波导耦合型三波长功分器,实现了归一化频率分别为0.369、0.394、0.435的光波的分束效果.采用时域有限差分法验证了该功分器具有很好的功率分配效果.本文结果有助于光子晶体新型滤波器、定向耦合器、波分复用器、偏振光分束器以及光开关等光子器件的研究.

片式小型化二路功分器的设计优化与实现

传统的Wilkinson功分器使用微带电路结构,体积大、成本高,难以满足通信设备小型化的要求。本文通过对功分器的集中参数Wilkinson电路原型进行优化,提出了更利于小型化的电路结构,并对该电路进行了三维物理建模及电磁场仿真,确定了实现方案;采用低温共烧陶瓷(LTCC)技术实现了中心频率2.4GHz、相对带宽约20%的二路功分器,其尺寸只有2.6mm×2.0mm×0.8mm,实验结果与优化结果基本一致。

一种新颖的脊波导功分器

针对通常波导传输的功率分配器中T形接头体积大的不足,基于脊波导和阶梯阻抗变换对导波系统中电磁波传播性能的影响,提出了一种新颖的脊波导H面T形分支结构,利用高频仿真软件HFSS进行仿真优化,结果显示该结构在全X波段内匹配。以此结构为基础,设计加工一个一分六的脊波导功分器,得到较好的实测结果。实际内部尺寸比普通波导功分器减小46%,回波损耗小于20 dB,单路信号波动在±0.35 dB内。这种脊波导H面T形分支结构简单,适合于实际的工程应用。

X波段基片集成波导四路功分器的设计

功分器作为复合器、耦合器和天线的馈电系统中的关键部分,在微波、毫米波系统中得到广泛应用.从矩形波导功分器的工作原理出发,利用基片集成波导高Q值、低损耗等特点,研究了基片集成波导功分器的设计规则和关键技术.设计并实际制作了一个X波段基片集成波导的四路功分器.测试结果表明,其输入端反射系数在9.0~11.0 GHz内均小于-15 dB,相对带宽达到了20%,通带内的电压传输系数在-9.0^-7.7 dB之间波动,满足设计要求.该功分器成本低,且结构简单,可以广泛应用于微波电路中,适于批量生产.

一种实现宽频带功分器的新方法

通过运用连续渐变线代替多节阻抗变换器 ,实现了一种改进的宽频带功分器的设计与实现的形式和方法 ;功分器的设计利用平行耦合带状线 ,结合渐变线耦合形式 ,给出了宽频带等功率分配器的设计电路 ,同时通过有限元法仿真计算了散射矩阵的参数 ,并进行了实测 ,结果显示设计的功分器在 9个倍频的宽频带范围内性能良好 .采用该方法对于宽频带不等幅功分器的电路进行了设计 ,并给出了有限元仿真计算的散射矩阵参数的结果 (包括幅度和相位 ) ,在超宽频带范围内较好地解决了功分器在幅度不等分的情况下的相位差大问题 .

离子交换玻璃波导1×8多模干涉光功分器的研制

利用三维有限差分光束传输法 ( 3 D-FDBPM)对渐变折射率波导中自镜象效应进行分析与模拟 ,在此基础上 ,利用 K+ -Na+ 离子交换在国产 K9光学玻璃上制作了 1× 8多模干涉( MMI)光功分器 ,测试表明 ,该器件初步实现了光均分功能 .