一種高集成度雙波束功分器的研制

吳萬軍諸睿孜(.中國兵器裝備集團(tuán)成都火控技術(shù)中心，四川 成都 673；.四川電子軍工集團(tuán)有限公司，四川 成都 673)

一種高集成度雙波束功分器的研制

吳萬軍1諸睿孜2
(1.中國兵器裝備集團(tuán)成都火控技術(shù)中心，四川 成都 611731；2.四川電子軍工集團(tuán)有限公司，四川 成都 611731)

文章研制了一種穿層互聯(lián)X波段雙波束功分器，使用仿真軟件對其參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計；研制的產(chǎn)品經(jīng)過測試，在1GHz頻率帶寬范圍內(nèi)，實現(xiàn)了幅度偏離理論值±0.35dB，相位偏離理論值±3°。

穿層互聯(lián)；高集成度；雙波束；功分器

1 引言

功分器實現(xiàn)功率的分配與合成，是各種微波、毫米波電路中的重要器件，也是現(xiàn)代雷達(dá)的重要組成部分。當(dāng)一部雷達(dá)在空域覆蓋與搜索時間沒法匹配時，雙波束甚至多波束進(jìn)行空域覆蓋，是雷達(dá)很好的一個選擇，這樣既可以節(jié)約了搜索時間也實現(xiàn)了雷達(dá)的空域覆蓋的要求。雙波束功分器既可以用于雷達(dá)發(fā)射波束中也可以用于雷達(dá)接收波束中。

傳統(tǒng)的雙波束功分器往往是采用N個1分2等功分器通過電纜與2個1分N路功分器相連，此方法設(shè)計的產(chǎn)品體積大，可靠性低，幅相一致性很難保證。本文研制了一種穿層互聯(lián)[1]X波段雙波束功分器。通過穿層互聯(lián)的結(jié)構(gòu)形式把12個1分2等功分器與2個1分12不等功分器進(jìn)行物理連接。該功分器與傳統(tǒng)功分器相比，具有可靠性高、尺寸小、損耗低、幅相一致性好等特點。

2 雙波束功分器的設(shè)計

雙波束功分器中2等功分器和12不等功分器均采用威爾金森功分器[2]的設(shè)計原理進(jìn)行設(shè)計，采用羅杰斯5880厚度為1.14mm的高頻介質(zhì)材料，上層12個2等功分器的一個端口與12不等功分器集成在一張印制板上實現(xiàn)不等功分不等相位的設(shè)計[3]，下層12不等功分器與12個2等功分器另一個端口采用穿層互聯(lián)的結(jié)構(gòu)形式連接，從而實現(xiàn)不等功分等相位的設(shè)計。見圖1所示。

圖1 雙波束功分器原理圖

圖1 中，a為1分2等功分器，共計12個；b為穿層互聯(lián)結(jié)構(gòu)，共計12個；c為12不等功分器，共計2個；14端口與1～12端口實現(xiàn)不等幅度不等相位的傳輸，13端口與1～12端口實現(xiàn)不等幅度等相位的傳輸。

表1 計算結(jié)果

12不等功分器按照24單元-35db的泰勒分布進(jìn)行計算，取其中的幅度分布的一半進(jìn)行設(shè)計，12端口到1端口能量分布依次從大到小，相位按照端口依次遞減15°，通過理論計算并且結(jié)合電磁仿真軟件HFSS對圖1中的雙波束功分器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，使其達(dá)到理想的指標(biāo)。頻帶內(nèi)仿真計算的結(jié)果如表1所示，其中14端口與其他端口相位值為中心頻點相對相位值。

3 雙波束功分器測試結(jié)果

經(jīng)過電磁仿真軟件及其結(jié)構(gòu)軟件對產(chǎn)品設(shè)計后，研制的雙波束功分器如圖2所示，雙波束功分器外形尺寸為200mm×80mm×16mm，重量為0.5kg；通過裝配和調(diào)試后，產(chǎn)品的最終測試結(jié)果如表2所示。

圖2 雙波束功分器結(jié)構(gòu)圖

表2 產(chǎn)品的最終測試結(jié)果

對比表2所示，雙波束功分器各個端口駐波均小于1.4，不等功分等相位面端口損耗≤1.25db，幅度偏離理論值設(shè)計±0.31db，相位控制±2.5°以內(nèi)。不等功分不等相位面端口損耗≤1.23db，幅度偏離理論值設(shè)計±0.3db，相位控制±2°以內(nèi)。實測結(jié)果表明，雙波束功分器指標(biāo)能夠很好的滿足工程應(yīng)用的要求。

4 結(jié)論

本文通過理論計算并結(jié)合電磁仿真軟件HFSS對穿層互聯(lián)的雙波束功分器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，獲得了良好的匹配特性和幅相分布特性，此功分器不但尺寸小，而且可靠性也得到了提高。雙波束功分器的成功研制對多波束功分器的研制具有一定的參考意義。

[1] Cao wei,R.F.Harringtonetal .Multiconductor Transmission Lines in Multilayered Dielectric Medis IEEE Trans[J]. MTT-32,1984:439-450.

[2] Wilkinson E J.An N-way hybrid power divider[J].IRE Trans.Microwave TheoryTech,1960,8(1):116-118.

[3] 林為干.微波網(wǎng)絡(luò)[M].北京:國防工業(yè)出版社,1978.

The study of dual-beam highly-integrated power divider

An x-band dual-beam power divider is researched, a technology of interconnection through strata is adopted in this divider, then use the simulation software to design the related parameter. The result of experiment indicate that: in the range of 1GHz, the deviation of amplitude is ±0.35dB, the deviation of phase is±3°.

interconnection of through strata; highly-integrated; dual-beam; power divider

TN62

A

1008-1151(2016)12-0059-02

2016-11-09

吳萬軍（1983－），男，四川成都人，中國兵器裝備集團(tuán)成都火控技術(shù)中心工程師，從事無源器件及其雷達(dá)天線的設(shè)計工作；諸睿孜（1986－），女，四川成都人，四川電子軍工集團(tuán)有限公司助理工程師，從事項目管理工作。