L波段询问机和差功分器设计

L波段询问机和差功分器 L波段询问机和差功分器设计 O八一科技L波段询问机和差功分器设计31 L波段询问机和差功分器设计 徐建雷东 (零八一总厂高频高能室广元628017) 摘要:本文介绍了一种L波段询问机和差功分器的设计,和差功分器 由一个环行和差器和两个不等功分器组成.传统设计采用耦合功分器方式实现. 其各输出端口之间同相,反相关系需要靠调整连接端口与询问机振子的电缆长度 来保证.本文介绍的设计方法保证了器件各端口的同相'反相关系,节省了电缆 的调试工作.电气指标还优于传统设计方法. 关键词:环行和差器不等功分器耦合功分器 1引言 询问机天馈线用-来辐射询问密码信号和接收友机的应答密码信号.发射时.询问密 码信号输入和差功分器的和El,然后按一定的幅度分布通过各单元振子辐射出去:接收 时,应答密码信号通过各单元振子进入和差功分器形成两路和差信号.本文介绍的和差 功分器完成和差处理和指定幅度分布功能.如图一所示,发射时,信号从XSO1端口输 入,XS03至XS08端口按指定的幅度分布输出;接收时,XS03,XS04,XS05端口的信号 合成一路与.XS06,XS07,XS08端El合成的信号在和差器中完成和差处理,和信号从 XSO1El输出,差信号从XS02El输出. XS03XSO1 不,,不 XSO4等l*腿L等 功I1HZ]巳I:1功 XSO5分分 器XSO2器 ,, 图 2技术要求 和差功分器由一个环行和差器和两个相同的三不等功分器组成,其电气指标要求如下: 32L波段询问机和差功分器设计O八一科技 a.不等功分幅度分布如下表: lXS03XS06XS04XS07XSO5XS08 I一6.5?0.5dB-8.5+0.5dB-10.5+0.5dB b.同相端口关系:0.?5. c.反相端口关系:180.?5. d.各端口驻波:?1.5 e.工作带宽:13% 3具体设计分析 本器件的设计分三步进行.和差器 设计,三不等功分器设计,和差器与功 分器联合仿真设计.设计时先由理论分 析给出器件原始参数值,然后依靠HFSS三维电磁场仿真软件得出精确尺寸.器件采用带 状线方式实现,选用板材为Rogers5870,Er=-2.33,H=0.8mm. 3.1和差器 和差器采用传统经典的环行桥方式实现.结构如图二所,它的中心导带构成一个圆 环.环的特性阻抗为zr,圆环四周引出四个端VI,1到2,1到3,3到4之间的长度为中 心频率上的1/4波长,1到4为3/4波长.当端I:I1有电磁波输入时,端VI2,3等幅同 相输出.端VI4为隔离VI;当2,3端VI输入电磁波时,lVI为2,3VI的同相合成输出,4 13为2,3VI的反相合成输出,以此完成和差处理.这种环行桥频带大约在20%,可以满 足本设计需要. 文献l中理论分析结果得出:Zr=zo,采用5O欧传输线设计,Zo=501~.在HFSS 软件中建模仿真设计得出精确加工尺寸.在仿真中可适当将Zr的值增大以拓宽工作频带, 当Zr=1.46Zo时,频带和其它指标能达到一个比较合适的效果. 3.2三不等功分器 本三不等功分器采用两个一分二模型组成. 文献1中的三端VI功率分配器的设计公式如下: P3=K2p2Zo3ZlZo 设计三不等功分器的模型 示意图如图三:图3 Zo6 O八一科技L波段询问机和差功分器设计33 结合设计公式得各电阻值和带状线宽如下表: 编号ZOZO3ZO4Z1Z4ZO5ZO6Z7Z8R1R2 阻值 (Q)5072.968.650.748.5578444.842.510098.8 线宽 1.3O.69O.751.291.341.O5O.51.51.15 (ram) 根据上表所示各值在HFSS软件中建模仿真得到预期功分比值. 3.3和差器与功分器联合仿真 HFSS中的和差器模型如图4:三不等功分器模型如图5: 图4图5 在HFSS软个中分别将和差器,三不等功分器调整好参数得到满意的指标后.再将两 模型在DESIGNER中联合仿真得出最终结果. 4实物加工测试 根据仿真结果将HFSS中的三维模型导出到AutoGad中调整生成平面的微带加工图. 最终加工装配出实物如图6. 图6 34L波段询问机和差功分器设计O八一科技 测试结果如下表,驻波小于1.5,各项指标满足要求. 幅度(dB)相位(.) 0.935FoFo1.065Fo0.935FoFo1.065Fo S3l-6.8-6.7-6.9000 S4l-8.7-8.6-8.7343 S5l-10.9一l0.8-10.9l2l S6l-6.5-6.5-6.5-304 S7l-8.3-8.3-8.2-303 S8l—l0.5一l0.6一l0.4--402 S32—6.4—6.4-6.30,00 s42-8.3-8.3-8.3423 $52一l0.6-10.6-10.5300 S62-7-6.8-6.9l76一l79一l76 $72-8.8-8.6-8.7l77l79一l77 $82一ll—l0.7一l0.8l78l78一l78 5结论 根据实测结果证明此设计达到电气指标要求,和传统耦合带状线功分器相比,幅度分 布效果较镜,相位满足同相,反相结果,节省了电缆调试工作,采用ANSOFT软件仿 真 辅助设计效率大大提高.此设计存在的缺点是器件尺寸较大,所以综合考虑,在结 构空间 宽松的时候可用此方法设计和差功分器;当结构空间紧张时,考虑用传统方法设计 功分 器. 参考文献 1.吴万春.《集成固体微波电路》.国防工业出版社 作者简介 徐建,男,助理工程师,零八一总厂高频高能室 雷东,男,工程师,零八一总厂高频高能室