基于波导的Ku频段八路宽带功分器设计

1 引言

微波通信系统的发展对发射机输出功率和带宽的要求越来越高，微波单片集成电路（MMIC）的输出功率有限，电真空器件虽然能够提供大的输出功率，但有体积大、供电电压高、稳定性差、寿命不长等缺点，为了获得更大功率输出，往往需要采用功率合成技术。

矩形金属波导相对微带结构具有功率容量高和低损耗的特性，将其用于功率分配/合成网络能够有效地提高功率合成效率；常用的波导功分/合成结构有T分支、Y分支、波导定向耦合器、波导分支线耦合器及魔T等，其中波导T分支结构简单、尺寸小、应用灵活，但传统的波导T分支匹配方式无法实现宽带，若想覆盖整个波导波段需采用一些特殊的匹配方式。

目前，大多数固态器件（MIC,MMIC）都基于平面电路应用，其中最广泛的为微带结构，采用波导—微带过渡可以有效地将平面电路与波导系统相连。其中，波导—微带探针过渡具有结构紧凑、容差好等特点，特别是在采用多探针结构时，能够在实现波导—微带转换的同时完成功分，具有合成效率高、体积小的优点。

基于以上考虑，本文提出了一种采用波导E-T分支宽带功分器与波导—微带四探针过渡相结合的功率合成方案，实测结果表明，功率合成网络可覆盖整个Ku频段。

2 E-T分支波导功分器

2.1 理论分析

波导E面分支是在主波导宽边面上的分支，其轴线平行于主波导模的电场方向，是一种串联分支，结构如图2-1所示，E-T分支具有如下特性：

当信号由端口1输入时，端口2和3都有输出且反相;

当信号由端口2输入时，端口1和3都有输出；

当信号由端口3输入时，端口1和2都有输出；

当信号由端口2和3同相输入时，端口1的对称面上可得到电场驻波波腹，端口1输出最小；当信号由端口2和3反相输入时，端口1的对称面上可得电场波节，端口1输出最大。由于E-T支是由波导的宽边分支出来的，主波导宽边上的壁面电流与分支臂上宽边壁面电流是连续的。因此，如果传输TE10波的主波导用双线代替，则分支臂就等效为一个串联双线，可用一电抗表示，其简化等效电路图2-2所示：

图2-1 E-T分支

图2-2 E-T分支的简化等效电路