3 W頻段3dB電橋設計及其應用

　　如圖2，設計目標為port1反射最小, port2與port3對稱。選用Rogers公司RT Duroid5880基片,厚度0.127mm,介電常數(shù)相對較小(εr=2.2),對相同阻抗的傳輸線,金屬導帶更寬,傳輸線金屬損耗越低;同時,在保持端口阻抗為50歐姆不變的前提下,盡量加寬金屬導帶的寬度,對本電路來說,主要是加寬與Wilkinson電橋70.7歐姆線相對應的那部分微帶傳輸線的寬度。應用HFSS工具對整個3dB電橋進行電磁場仿真模擬,通過合理改變電路尺寸以消除不連續(xù)性對電路性能的影響,從而得到優(yōu)化的結(jié)果。電路結(jié)構(gòu)與仿真結(jié)果如圖4。

　　再設計波導-微帶過渡，采用E-面探針結(jié)構(gòu)，電路結(jié)構(gòu)與仿真結(jié)果如圖5，利用此過渡可與此前的電橋可組成背靠背功率分配與合成網(wǎng)絡。

　　圖3 (a)電路結(jié)構(gòu)

　　圖3 (b)仿真結(jié)果

　　圖4 (a)過渡的結(jié)構(gòu)

　　圖4 (b)過渡的仿真結(jié)果

　　在以上設計的基礎上,我們可以設計兩路功率放大合成電路。將設計的電橋與過渡應用于圖1所示的網(wǎng)絡，為使兩放大支路上器件與微帶線連接處等不連續(xù)性引起的反射回波在3dB電橋處反相抵消,以進一步提高整個網(wǎng)絡端口駐波性能,放大芯片的安裝位置相互錯開90°。

　　由前述分析,單個3dB三口網(wǎng)絡與的損耗約為0.2dB,再加上波導-微帶轉(zhuǎn)換的損耗約為0.1dB,合成時,電路損耗約為0.35dB(由于電路尺寸很小，可忽略傳輸線損耗)。當然,實際應用中還要按產(chǎn)品手冊給出的芯片飽和輸出功率來計算合成效率,還要考慮微帶鍵合等電路加工、安裝因素的影響;對毫米波功率合成電路來說,電路的加工工藝是引起合成效率降低的一個重要因素。同時,合成信號不平衡程度也會引起功率合成效率降低。可以預計,進一步提高加工工藝，選用同批次放大芯片以提高合成的兩路信號的平衡度,采用此種電橋進行毫米波固態(tài)功率放大合成,可以達到很好的效果。

　　4 結(jié)論

　　毫米波集成電路技術(shù)實現(xiàn)功率合成,基本合成單元是兩路電橋合成,關(guān)鍵技術(shù)是制作出低損耗3dB合成電橋。本文描述的W波段3dB電橋,由于工作頻率很高，所以尺寸很小，對加工精度要求很高，但其相應功率合成網(wǎng)絡具有低損耗、低成本等優(yōu)點,具有一定實用價值，可以進一步加工實物進行驗證。