【摘要】隨著無線通信系統(tǒng)多頻化、寬頻化、多功能及高集成化的發(fā)展，微波電路的功能整合性設(shè)計(jì)和應(yīng)用成為關(guān)注焦點(diǎn)，要基于微波電路多頻帶、寬頻帶的工作特性，重點(diǎn)分析和探討微波電路中的無源電路，運(yùn)用相關(guān)的理論和技術(shù)設(shè)計(jì)多頻帶阻抗變換電路、功率分配器及功能融合射頻耦合器，使之具有正確性和有效性。

【關(guān)鍵詞】微波電路；功能整合；設(shè)計(jì)；應(yīng)用

一、多頻帶多功能阻抗變換電路設(shè)計(jì)應(yīng)用分析

在設(shè)計(jì)射頻電路中要重點(diǎn)考慮和分析阻抗變換問題，由于傳統(tǒng)的電路器件匹配是采用四分之一波長線實(shí)現(xiàn)阻抗變換，存在極其明顯的缺陷，如無法適用于復(fù)數(shù)阻抗；難以適用于極端情形的阻抗；無法同時(shí)匹配不同頻帶不同阻抗的情形等。

（1）共時(shí)雙頻功率放大器的阻抗變換網(wǎng)絡(luò)解析。利用計(jì)算機(jī)輔助程序和技術(shù)，可以簡化共時(shí)雙頻功率放大器的阻抗匹配電路設(shè)計(jì)，獲取實(shí)數(shù)到復(fù)數(shù)阻抗變換的解析公式和計(jì)算結(jié)果，使處于1GHz頻帶和2.3GHz頻帶上的反射系數(shù)、負(fù)載相匹配，正確有效地進(jìn)行匹配電路的設(shè)計(jì)。

（2）極限復(fù)數(shù)阻抗的多頻帶阻抗變換網(wǎng)絡(luò)解析。在新型的多頻帶阻抗匹配器設(shè)計(jì)之中，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)頻帶上的阻抗變換，引入先進(jìn)的階梯形傳輸線網(wǎng)絡(luò)電路，較好地支持和適用變換極低和極高的復(fù)數(shù)阻抗。同時(shí)，在這種新型的多頻帶阻抗匹配器設(shè)計(jì)中，各端口間無須導(dǎo)體相連接，體現(xiàn)出其內(nèi)在的直流阻隔功能。

二、多頻帶、寬頻帶功能整合功率分配器的設(shè)計(jì)應(yīng)用分析

在微波射頻系統(tǒng)的功率分配器設(shè)計(jì)中，要順應(yīng)射頻微波系統(tǒng)多頻化、寬帶化、多模化、多功能整合的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)具有多頻、寬頻、濾波、阻抗變換、直流阻隔、性能可調(diào)的功率分配器。

（1）集成阻抗變換功能的小型化耦合線功率分配器分析。這是一種新型、具有內(nèi)在阻抗變換功能的功率分配器，無須外接阻抗變換器即可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)端口的阻抗變換。同時(shí)，在設(shè)計(jì)中考慮到耦合線的耦合度限制因素，要注重選取最小的電長度，合理確定電路的最小尺寸，盡量縮減電路尺寸，使功率分配器在帶寬優(yōu)化的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)小型化設(shè)計(jì)。

（2）集成阻抗變換功能的雙頻帶濾波反相功率分配器分析。這是一種用于平衡和非平衡信號轉(zhuǎn)換的器件，采用非對稱三層PCB結(jié)構(gòu)，引入雙頻帶諧振器和導(dǎo)納逆變器，體現(xiàn)出良好的輸出隔離特性，并具有輸出端口的反相特點(diǎn)。在雙頻帶濾波反相功率分配器的電路設(shè)計(jì)中，包括有微帶線、隔離電阻、雙面平行帶線輸入饋電端口等部分，并在介質(zhì)板中間插入接地面，獲得反相的輸出信號，體現(xiàn)其反相輸出的特性。

（3）多功能整合的功率分配器分析?？梢栽O(shè)計(jì)和應(yīng)用新型、結(jié)構(gòu)簡單、多功能整合的功率分配器，實(shí)現(xiàn)帶寬為6%、帶外抑制大于-15dB窄帶濾波響應(yīng)，較好地適用于窄帶濾波場景。同時(shí)，在設(shè)計(jì)中要使功率分配器的輸出端口大于200%，并實(shí)現(xiàn)不低于15dB的隔離，從而較好地實(shí)現(xiàn)窄帶高頻選濾波、輸入輸出阻抗變換、內(nèi)在直流阻隔及接地、超寬帶輸出阻隔、高功率等多種功能。

（4）超寬帶濾波功率分配器分析。傳統(tǒng)功率分配器受限于帶寬條件，無法適用于超寬帶系統(tǒng)，為此要設(shè)計(jì)具有寬帶化、多功能化、集成化的超寬帶濾波功率分配器，采用功率分配器和濾波器整合設(shè)計(jì)的策略，實(shí)現(xiàn)各器件的功能集成和整合。具體設(shè)計(jì)方法為，將橫向信號干擾單元嵌入到功率分配器，并引入額外的傳輸零點(diǎn)和傳輸極點(diǎn)，增加功率分配器的回轉(zhuǎn)損耗帶寬，并較好地響應(yīng)陡峭的頻率。同時(shí)，還要引入RLC隔離網(wǎng)絡(luò)，提升功率分配器的隔離帶寬。在設(shè)計(jì)中要考慮和分析相關(guān)的調(diào)諧參數(shù)，如傳輸極點(diǎn)、帶內(nèi)回轉(zhuǎn)損耗、輸出匹配和隔離度等。

（5）頻帶可調(diào)功率分配器?？梢栽诠β史峙淦髟O(shè)計(jì)中引入可調(diào)電容器，有效調(diào)節(jié)電容器的偏壓，使之具有頻帶可調(diào)性，并具有集成復(fù)數(shù)阻抗變換功能，實(shí)現(xiàn)頻變端口阻抗的有效匹配。在頻帶可調(diào)功率分配器的電路設(shè)計(jì)中，包括有耦合線、隔離電阻、可變電容等構(gòu)件，以滿足功率分配器頻帶可調(diào)的特性。

三、多頻帶、寬頻帶功能整合耦合器的設(shè)計(jì)應(yīng)用分析

耦合器是微波射頻電路系統(tǒng)的重要構(gòu)成器件，由不同功能的耦合器實(shí)現(xiàn)對輸入信號的處理和輸出，并使輸出信號的幅度和相位具有一定的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性。傳統(tǒng)的分支線、耦合線暴露出滯后性，要設(shè)計(jì)和分析多頻帶、寬頻帶的功能整合耦合器，使之滿足微波射頻系統(tǒng)的寬帶、多頻、多功能化需求。

（1）雙頻帶耦合線正交耦合器設(shè)計(jì)分析。可以設(shè)計(jì)基于耦合線的雙頻帶耦合器，能夠靈活地設(shè)置雙頻帶頻率比，使之具有雙頻帶和任意功率分配特性。并在耦合線的引入設(shè)計(jì)條件下，收縮導(dǎo)體間隙，使電路設(shè)計(jì)更具緊湊性。

（2）窄帶濾波環(huán)形耦合器分析。為了滿足高功率及窄帶的應(yīng)用場景，可以采用基于介質(zhì)諧振器的環(huán)形耦合器，形成立體結(jié)構(gòu)的耦合器，具有良好的窄帶濾波功能。

四、結(jié)語

綜上所述，基于多頻帶、寬頻帶、多模式、多功能的微波射頻系統(tǒng)的需求，要設(shè)計(jì)功能整合的微波電路，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)微波電路單頻帶、集成度低、功能狹窄的缺陷，合理設(shè)計(jì)功率分配器、耦合器，提升微波電路的優(yōu)化性能。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：謝標(biāo)（1986.01—），男，漢族，江蘇鹽城人，本科，助理工程師，研究方向：微波電路。