一种新型双频Wilkinson 功分器的设计

周银磊,吴国安

(华中科技大学 电子科学与技术系, 武汉430074)

1 引 言

功率分配器作为基础的微波器件在微波和毫米波系统中获得了广泛的应用。传统的Wilkinson 功分器只能工作在单一的频点和其奇次谐波处[1]。随着多频通信系统的日益普及,频率复用器件的研究成为热点。近年来,多种不同结构的双频功分器陆续报道出来[2-6]。文献[2]介绍了利用两段传输线在任意两个频点实现阻抗变换的方法。文献[3] 利用双频阻抗变换原理设计了一个双频功分器,但设计没有考虑传输线相位匹配,端口隔离度比较差。文献[4]通过在输出端口增加电容和电感实现了相位匹配,但是分立元件的值均固定且精度较低,难以满足实际设计的要求。文献[5]通过在功分器输入端增加开路传输线较好地实现了输出端口隔离,但是尺寸较大(开路传输线长度为1/2 波长),限制了应用。文献[6]改进了文献[5] 提出的设计,调整了输出端口的位置,有效减小了器件尺寸。

本文提出了一种新的双频功分器,该功分器具有如下的特点:分布参数结构(隔离电阻除外);良好的传输和端口匹配隔离特性;可调整的版图布局;整体结构有利于减小寄生效应。通过奇偶模分析方法,利用微波网络理论推导电路参数的设计公式,然后利用微波仿真软件对电路进行仿真并制作了实物。仿真和实物测试结果验证了本文推导结果的正确性,同时表明功分器能够很好地工作在设计的两个频段内。

2 设计与理论分析

图1 给出了双频功分器的原理图,由微带线和隔离电阻组成,其中Z1、Z2、Z 3为微带线的特征阻抗,R 为隔离电阻, θ为电长度。……