毫米波6路波导宽带功率分配器

陈昱宇 刘闻

摘要 文章介绍了一种用于对射频信号进行功分、合成的宽带波导6路功分器。使用3D电磁场仿真软件构建了6路功分器的模型并进行了仿真，依据仿真优化结果加工了背靠背功分合成器并进行测试，测试结果显示在Ka频段插入损耗≤0.5dB。该合成器填补了4路与8路功分合成之问的空白，为特定应用条件下的高效率合成提供了新的选择，具备较高的实用价值。

【关键词】宽带 Ka频段 6路功分器 低插损毫米波高效

本文提出了一种6路波导E面合成结构，仿真显示在Ka频段插损小于0.1 dB，回波损耗小于-15dB。

1 理论分析

一个完整的功率合成网络通常包含三部分：从1到N路的功分器，其作用是将单路输入信号分为N路幅度相等的信号;N路放大链，其作用是将N路信号通过相同的功率放大链进行功率放大，从N路到1路的合成器，其作用是将N路经放大后的信号通过N路合成器进行功率合成。

为实现高效率的空间功率合成，功率分配、合成器需要具备以下条件：

（1）各端口的信号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、合成器具有较低的插入损耗。

1.1 幅度差与合成效率的关系

以二路信号幅度差ldB为例，经计算合成效率为99.6%;以二路信号幅度差3dB为例，经计算合成效率为97.2%。计算结果表明：功分器各支路间的幅度差越大，合成效率越低，但较小的信号幅度差基本不影响合成效率。

1.2 相位差与合成效率的关系

以两路信号相位差20°为例，合成效率约96%;两路信号相位差40°时，合成效率约85%。计算结果表明：功分器各支路间的相位差越大，合成效率越低，若路间存在较大的信號相位差（相位差值>30°），将对合成效率产生严重影响。

2 实物测试

依据仿真模型，采用硬铝材料2A12加工背靠背波导6功分合成网络。图1为加工的背靠背功分合成网络实物照片。采用标量网络分析仪对功分合成网络进行测试，测试曲线如图2所示。测试结果显示：在工作频率范围内，功分合成网络插入损耗≤0.9dB，6功分器插入损耗≤0.45dB。

3 结束语

文中介绍了一种Ka频段的宽带E面波导六路功分器，测试结果表明：该功分器达到了设计预期效果，插入损耗！0.45dB，可应用于该频段内的功率合成。在后续的研究工作中，可以按6*2ⁿ路对功分器进行扩展;也可通过提高工艺加工的精度减小功分器的插入损耗，获得最优的合成效果。

参考文献

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