寬帶微波增益均衡器

1、南京理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）外文資料翻譯學(xué)院（系）：國際教育學(xué)院專業(yè)：通信工程姓名：張慶越學(xué)號：0958220101外 文出處 A BROADBAND MICROWAVE （用外文寫）GAIN EQUALIZER寬帶微波增益均衡器H. Wang*, B. Yan, Z. Wang, and R. Xu基礎(chǔ)科學(xué)在EHF實驗室，中國電子科技大學(xué)，成都，四川611731,中國。文摘-在本文，我們提出一種新的寬帶微波增益均衡器在微帶電路。均衡器使用 開放階梯阻抗諧振器（S舊s）增加調(diào)整參數(shù)，方程曲線可以更加靈活。增益均衡器的拓 撲的簡化用于使匹配網(wǎng)絡(luò)更容易。在每個電阻的功率分配進(jìn)行了分析和誤差分析的

2、阻力值完成。最后我們設(shè)計和制造一個增益均衡器,實測結(jié)果表明，該均衡曲線符合 要求，證明該結(jié)構(gòu)是實用和有效的。介紹增益均衡器是一個重要的部分在微波功率模塊（MPM），用于輸出增益的平行波 管（TWT）。如今,MPM被廣泛用于許多潛在的系統(tǒng)應(yīng)用,如雷達(dá)、通信、飛機和 電子戰(zhàn)1 - 4,它使一個更高的需求在均衡器的數(shù)量和重量。微型化的它成為研究 的一個焦點。增益均衡器用于由波導(dǎo)和同軸與電磁波吸收體在其空腔諧振器5-8.然而，這個 結(jié)構(gòu)是大型和不方便的整合。由于微帶電路很容易過程與小尺寸，這是非常有用的在 制作增益均衡器。傳統(tǒng)的微帶增益均衡器包含幾個諧振樹枝和電阻連接分支主要傳 輸電線路。然而，這些共

3、振分支只有兩個參數(shù)來調(diào)整，寬度和長度。這限制了它的控 制能力均衡曲線9 -12。解決這一問題，增益均衡器實現(xiàn)開放階梯阻抗諧振器（S舊s） 與薄膜電阻集成。另一個重要增益均衡器的參數(shù)是返回?fù)p失在I /O端口。幸運的是 有許多研究關(guān)于如何獲得一個好的搭配在寬頻帶，這可能會給我們很多的參考文獻(xiàn) 13 -18。在本文中，我們提出一個簡單的拓?fù)涞玫絀 / O端口匹配。通過這種方式， 設(shè)計參數(shù)減少很多，和搭配過程變得更方便。增益均衡器的設(shè)計方法。2.1均衡器的拓?fù)洹Ｎ覀冮_始分析增益均衡器通過研究單個諧振器。有一個簡單的諧振器由電阻、 電感和電容（見圖1）。輸入阻抗和導(dǎo)納被定義為z ,可以，被表達(dá)如下：1

4、- 2CL .Z = R + ， Z =jC散射矩陣可以得到如下:(SS 、1(-Z / Z2)11120SS2 + Z / Z2-Z / Z2122 0o7所以它的傳遞函數(shù)是:2 x ( jw CR + 1 - w 2cl) H (w )=2 x ( jw CR + 1 - w 2CL) + jw CZ0圖1。諧振器的電路模型及其頻率響應(yīng)。當(dāng)共振結(jié)構(gòu)是一致與很好的搭配，他們的總傳遞函數(shù)是:nH (w ) = E H (w )i = 1把一系列的諧振器一起，精心選擇諧振頻率和諧振Q值，設(shè)計匹配,一個適當(dāng)?shù)钠?衡的凈反應(yīng)可以被獲得。這是增益均衡器的基本原理。為簡化了匹配過程中,一個簡單的增益均衡

5、器的拓?fù)湓谶@里使用(圖2)。比增益 均衡器報道9-10,這個搭配凈刪除匹配部分在I / O端口，并且只使用了四分之一的 波長傳輸線之間的兩個相鄰諧振器。避免了聯(lián)軸器的兩個相鄰諧振器,四分之一波長 傳輸線即可添加整數(shù)倍數(shù)的波長。Mak1!:NetNetI-圖2。增益均衡器的電路模型和頻率響應(yīng)圖3。拓?fù)涞暮喕捌涞刃щ娐纺Ｐ彤?dāng)產(chǎn)生共鳴。傳輸矩陣可以得到如下的利用微波網(wǎng)絡(luò)的理論19，圖3顯示了一個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的花間描述，其等效電路模型為這例子。對于均衡器 電路模型作為一個黑盒這個計算值與理想模型推導(dǎo)，忽視了不連續(xù)的影響和邊緣電容在開口端。準(zhǔn)確 的值可以通過使用仿真軟件進(jìn)行了優(yōu)化。2.2.微帶開放S舊在增

6、益均衡器.一個開放的S舊的基本結(jié)構(gòu)如圖4所示.一個獨特的功能S舊是諧振器的帶寬 可以調(diào)節(jié)改變阻抗比R（R = Z /Z），這是一個有用的參數(shù)，可以幫助使衰減曲線更 靈活.假設(shè)電長度的兩個輸電線路都是相同的。我們給兩個重要的表達(dá)式如下20。在共振條件： TOC o 1-5 h z 0 = 0 = ctg t （8）圖4。開放SIR的結(jié)構(gòu).和寄生頻率fSA:f 0 兀一 0兀SA = SA =1f 00 一 ctg -1JR共振頻率的基本表示為f ,而寄生頻率的最低的是f?？紤]0 = 0 = 0 .結(jié)果表明，如果我們改變價值R，不僅共振條件而且基本距離之間和寄生頻率也 會改變。均勻阻抗諧振器（UI

7、R）用于9 - 11 是一個條在SIR（r =1）之一。所以這里的分析仍然是有用在UIR.為了解釋得更生動，通過HFSS仿真。通過改變阻抗比在SIR,而使用方程（8） 獲得SIR的電長度，切口的帶寬可以容易控制（圖5）。從圖5,我們可以看到，隨著帶 寬與阻抗的增加比率在SIR.圖5.微波增益均衡器的帶寬控制-圖孔均衡器在HFSS的仿真模型口圖饑表回功率損耗密度分布電阻口保持S舊的比值不變，這樣SIR的物理長度將是相同的，當(dāng)S舊共振。從方程 (2)，我們知道如果我們調(diào)整電阻的值，吸收功率,傳輸系數(shù)可以被控制。結(jié)果見圖6。 可以看到衰減生長當(dāng)吸收阻力的價值減小。使用上面介紹的兩種方法我們可以控制

8、均衡曲線很容易。3.仿真和測量.3.1仿真和制造.為了證明介紹過的這些策略的有效性，所以已經(jīng)設(shè)計和制造一個增益均衡器。 仿真完成在一個3D-電-磁仿真軟件HFSS。圖7顯示了增益均衡器的仿真模型。襯 底是aio (e = 9.8，厚度h = 0.254 mm).微帶是鍍金，平方部分是TaN薄膜電阻。 薄膜的電阻集成在一個襯底直接，這可以減少寄生參數(shù)的影響。軟件HFS S可以計算均衡器的電磁場的分布。從電磁場我們可以得到坡印亭矢 量在阻力的地方。然后表面損耗密度可以得到坡印亭矢量。最后我們把損失密度函數(shù)在該地區(qū)的每個電阻計算通過每個電阻的功率吸收。這個過程可以表示為:P = jj Re( E x

9、 H *) - n )dxdy(1。)x, y表面能量損失密度和通過每個電阻的功率吸收分別顯示在圖8和圖9。在這里輸 入功率為1W。圖8顯示第一電阻輸入端口附近最高的表面功率損耗密度。為了提高 增益均衡器的功率容量，其電阻輸入端口附近應(yīng)該有一個更高的功率容量。從圖9, 我們知道確切的功率吸收電阻，它可能是有用的在選擇一個合適的功率容量的阻力。 從圖9,我們知道精確的通過電阻的功率襯底，它可能是有用的在選擇一個合適的 阻力的功率容量。我們也做了阻力值的誤差分析。我們做+ /-5%阻力值的參數(shù)掃描，同時保持其 他參數(shù)不變。結(jié)果見圖10。當(dāng)電阻值改變，網(wǎng)絡(luò)變化的s小，s的最大衰減的變化 在+ /-5

10、%分貝。這表明,該設(shè)計具有良好的穩(wěn)定性。.圖9所示，每個電阻所消耗的功率圖1。，的電阻值的誤差分析。圖11.測試夾具An-ritsu3680K.圖控口微波增益均衡器的照片口3.2測量和分析。測量是安捷倫的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的借助和測試設(shè)備Anritsu3680K（圖11）。均衡 器的一張照片是顯示在圖12。模擬和測量的比較結(jié)果顯示在圖13,這表明，均衡曲線的測量結(jié)果符合要求和 只有少數(shù)差異約為0.5分貝的衰減是附近最大的地方。從分析在圖10中，我們知 道不同的是由電阻引起的誤差的處理。Simulatedl resuhso Measured results1 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1

11、I 1 I 1 I 1 I 1 I4 6 8 10 12 4 16 IS 20 22Freq (GHz)2 468 10 12 4 16 R 2C 22Freq GHz)圖14=的增益均衡器的測量結(jié)果匚圖14顯示了整個增益均衡器的測量結(jié)果。圖13匚仿真結(jié)果和測結(jié)果比較匚插入損耗約0.5分貝在20 GHz和最大衰減約15分貝在11 GHz的。均衡的價 值約為14.5分貝。我們得到了在輸入和輸出端口一個好的匹配，并在兩個端口的 回波損耗優(yōu)于15 dB，從4 GHz到20 GHz。4.結(jié)論。在本文中，提出了一種微波寬帶增益均衡器使用開放的階梯阻抗諧振器的新型。 它具有頻率可調(diào)的優(yōu)點和品質(zhì)因數(shù)相對于諧振器的微帶分支之前。薄膜電阻是直接 在襯底，它比貼片電阻更準(zhǔn)確。這種結(jié)構(gòu)是小