具有陷波特性的宽带微带线－槽线巴伦的设计

徐 平

(西安导航技术研究所通信事业部，陕西西安 710068)

通信技术的快速发展，无线频谱资源的日趋密集，使得通信设备的集成度逐渐增加，并可拥有多种无线通信模块，同时相互稳定、高效地工作。这也就对通信设备的前端关键部件天线提出了更高的要求［1－2］。

平衡结构的天线一般都具有完全对称的辐射臂。当采用微带线、共面波导或同轴线等不平衡馈线馈电时，为实现天线馈电网络的阻抗匹配并保证天线的电性能不发生畸变，需要设计适当的不平衡线至平衡线的巴伦来进行馈电。同时，为了抑制其他频段信号对所用无线通信系统的潜在干扰，就需要设计具有陷波特性的天线和相应的微波电路［1－4］。

本文提出了一种可用于槽线天线馈电的具有陷波特性的宽带微带线－槽线巴伦。通过引入的阶梯阻抗变换器，有效拓宽了巴伦的工作带宽;通过在微带线开路端引入的λ0/4的开路枝节(λ0为陷波波频段中心频率的自由空间波长)，实现了对干扰频段信号的抑制［4－8］。

1 巴伦的设计与结构

提出的具有陷波特性的宽带微带线－槽线巴伦的结构如图1所示。巴伦选取相对介电常数为2.65，厚度为2 mm的介质基板印制。介质基板的上层是带有扇形开路枝节和阶梯阻抗变化器的微带线;下层是带有圆形短路枝节的槽线。在微带线扇形开路枝节上引入陷波开路枝节，用于抑制其他频段的潜在干扰。阶梯阻抗变换器用来实现槽线与50Ω微带线的宽带阻抗匹配。微带扇形枝节的半径R=14 mm，角度θ=85°;陷波开路枝节的长度为58 mm;槽线圆形枝节的半径R=17 mm。

微带线－槽线巴伦的等效电路如图2所示。可以看出，在陷波频段时，引入的λ0/4的开路枝节可使得巴伦对该频段产生陷波特性。

图1 微带线－槽线巴伦结构示意图

图2 微带线－槽线巴伦等效电路图

使用3D电磁仿真软件Ansoft HFSSV13对设计的微带线－槽线巴伦进行了仿真优化分析，得到的最终尺寸如下:W1=5.5 mm，W2=4.5 mm，W3=2.4 mm，W4=1.5 mm，W5=1.2 mm，W6=0.2 mm，L1=21 mm，L2=47 mm，L3=47 mm，L4=7 mm，L5=67 mm，L6=58 mm，R1=17 mm，R2=14 mm，θ=85°。

2 结果分析

图3给出了巴伦在引入陷波开路枝节前后的仿真驻波比对比。可以看出，陷波开路枝节对陷波频段实现了明显的抑制。

图3 λ0/4开路枝节引入前后的巴伦驻波比

图4和图5给出了陷波开路枝节的长度L6和宽度W6不同时，天线驻波比的仿真结果。如图所示，改变陷波开路枝节的长度L6，可以调节巴伦的陷波频段的位置;改变陷波开路枝节的宽度W6，可以对陷波频段的宽度进行微调。

图4 参数L6对巴伦驻波比的影响

图5 参数W6对巴伦驻波比的影响

图6给出了巴伦的S参数仿真结果。可以看出，巴伦除陷波频带1.25～1.46 GHz外，在频带0.38～2 GHz内反射系数 S11≤ －10 dB，插入损耗 S21≥－1.8 dB。

图6 微带线－槽线巴伦仿真结果

3 结束语

本文提出了一种具有陷波特性的宽带微带线－槽线巴伦。利用阶梯阻抗变换器，实现了巴伦的宽带阻抗匹配;利用开路枝节，对干扰频段实现了明显的抑制。实测结果表明，巴伦满足0.38 MHz～2 GHz的阻抗带宽，并对1.25～1.46 GHz频带具有良好的陷波特性。

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