基于平面埋阻技術的S波段功分器設計

1、    基于平面埋阻技術的s波段功分器設計    盧紹英王澤忠摘要：平面埋阻技術可應用于高性能、高集成度的微波多層電路。隨著微波產(chǎn)品小型化、輕量化需求的提高，平面埋阻技術得到了更廣泛的應用。本文源于高低頻混壓板的功能需要，通過有限元法仿真設計了基于埋阻技術的單節(jié)功分器，利用ads對功分器進行級聯(lián)仿真，實現(xiàn)了s波段功分器的小型化設計。關鍵詞：平面埋阻技術；功分器；高低頻混壓板：tp311 ：a ：1009-3044（2017）18-0208-021概述在高集成、多通道微波系統(tǒng)中，功分器是一種基礎卻又重要的元件。隨著數(shù)字陣列模塊（digital array

2、module）集成度的增高、體積和重量的減小，功分器也從一個獨立的元器件，發(fā)展到了小型化的微波多層電路，集成到具有多種功能的高低頻混壓板中，成為集成化設計的一部分。隔離電阻是功分器的重要元器件，其性能指標和裝配方式直接影響駐波和隔離等指標。傳統(tǒng)使用電阻器焊接的方式制約了多層功分器的集成，同時焊接時產(chǎn)生的分布參數(shù)也不一致，在功分器級聯(lián)應用時，對性能指標產(chǎn)生了影響。平面埋阻技術是提高功分器集成度、滿足級聯(lián)一致性的有效手段。本文通過三維電磁場分析軟件hfss仿真設計了基于埋阻技術的單節(jié)功分器，利用微波電路仿真設計軟件ads對功分器進行級聯(lián)仿真，實現(xiàn)了基于平面埋阻技術的s波段功分器的設計。2平面埋阻技

3、術平面埋阻技術主要有兩種：1）采用絲網(wǎng)印刷技術，將固定的電阻漿料刷印在板面，此方法電阻精度不高，有文獻記載誤差在10%；2）采用含電阻層的薄膜材料，通過成像蝕刻的方式制成電阻，誤差在8%左右。目前多層高頻介質(zhì)板通常選用薄膜材料ohmega-ply獲得比較精準的薄膜電阻。可提供的阻值范圍是（25250）/（圖1所示），高頻介質(zhì)板的基本結構是兩層銅箔之間夾一層介質(zhì)層，而帶有ohmega-ply材料的高頻介質(zhì)板是在銅箔與介質(zhì)之間夾一薄層鎳合金材料作為電阻層，其基本結構及實現(xiàn)方式見圖2。當需要使用方阻時，按設計圖形，用蝕刻工藝將鎳合金材料層上的銅箔蝕刻干凈，即可形成銅端接鎳電阻。3 s波段功分器設計w

4、ilkinson功分器具有寬帶寬、駐波小、結構對稱的特點，便于級聯(lián)設計，成為小功率功分器設計的首選。鑒于平面埋阻技術可提供較理想的埋阻形式，為減小體積，適應高低頻混壓板設計要求，本文采用帶狀線形式，設計了s波段八等分功分器。為保證多層板層壓可靠性，選用z軸膨脹系數(shù)較小的高頻介質(zhì)板clte-xt，厚度0.508mm，帶埋阻的高頻介質(zhì)板選用clte-xt-50（方阻阻值50i），厚度0.508mm，粘貼膜使用fas-trise，基本結構見圖3。3.1單節(jié)功分器仿真單節(jié)wilkinson功分器通常使用奇-偶模分析的方法進行初步設計，得到理論參數(shù)，然后使用仿真工具建模優(yōu)化。本文使用三維電磁場分析軟件h

5、fss進行建模仿真，仿真模型見圖4。其中電阻設置利用阻抗邊界條件（impedance），隔離電阻理論為10012，方阻阻值5012，故電阻圖形長寬比設計為2：1，阻抗實部500hm，虛部0 ohm。經(jīng)仿真優(yōu)化，單節(jié)wilkinson功分器端口駐波特性見圖5，其中vswr（1）表示總口駐波，vswr（2）、vswr（3）為分口駐波；插入損耗仿真見圖6。3.2八等分功分器仿真鑒于hfss建模及大尺寸仿真時間較長，通常s波功分器段級聯(lián)仿真可使用微波電路仿真設計軟件ads，將單節(jié)wilkin-son功分器s參數(shù)仿真結果導人，進行級聯(lián)仿真。經(jīng)仿真優(yōu)化，八等分功分器總口駐波見圖7，分口駐波見圖8，插人損耗

6、仿真見圖9，相鄰分口隔離度見圖10，仿真結果符合設計要求。4結束語本文所述的基于平面埋阻技術的s波段功分器實際指標測試結果：總口駐波小于1.35，插入損耗小于0.8db，隔離度大于25db。滿足了高低頻混壓板的功能需要。在工程實踐中發(fā)現(xiàn)，由于埋阻材料的很脆弱，在圖形處理及層壓時銅端接鎳電阻極易受到破壞，最終阻值精度不滿足要求甚至造成電阻開路；另外目前基于平面埋阻技術的功分器設計還存在阻值精度不一致、多級級聯(lián)阻值測試困難等問題，但隨著國內(nèi)印制板廠家工藝技術的提升，這些問題終將解決。endprint電腦知識與技術2017年18期電腦知識與技術的其它文章tpack框架對翻轉課堂教學的影響分析云數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡虛擬化