一种高集成度双波束功分器的研制

吴万军诸睿孜(.中国兵器装备集团成都火控技术中心，四川 成都 673；.四川电子军工集团有限公司，四川 成都 673)

一种高集成度双波束功分器的研制

吴万军1诸睿孜2
(1.中国兵器装备集团成都火控技术中心，四川 成都 611731；2.四川电子军工集团有限公司，四川 成都 611731)

文章研制了一种穿层互联X波段双波束功分器，使用仿真软件对其参数进行优化设计；研制的产品经过测试，在1GHz频率带宽范围内，实现了幅度偏离理论值±0.35dB，相位偏离理论值±3°。

穿层互联；高集成度；双波束；功分器

1 引言

功分器实现功率的分配与合成，是各种微波、毫米波电路中的重要器件，也是现代雷达的重要组成部分。当一部雷达在空域覆盖与搜索时间没法匹配时，双波束甚至多波束进行空域覆盖，是雷达很好的一个选择，这样既可以节约了搜索时间也实现了雷达的空域覆盖的要求。双波束功分器既可以用于雷达发射波束中也可以用于雷达接收波束中。

传统的双波束功分器往往是采用N个1分2等功分器通过电缆与2个1分N路功分器相连，此方法设计的产品体积大，可靠性低，幅相一致性很难保证。本文研制了一种穿层互联[1]X波段双波束功分器。通过穿层互联的结构形式把12个1分2等功分器与2个1分12不等功分器进行物理连接。该功分器与传统功分器相比，具有可靠性高、尺寸小、损耗低、幅相一致性好等特点。

2 双波束功分器的设计

双波束功分器中2等功分器和12不等功分器均采用威尔金森功分器[2]的设计原理进行设计，采用罗杰斯5880厚度为1.14mm的高频介质材料，上层12个2等功分器的一个端口与12不等功分器集成在一张印制板上实现不等功分不等相位的设计[3]，下层12不等功分器与12个2等功分器另一个端口采用穿层互联的结构形式连接，从而实现不等功分等相位的设计。见图1所示。

图1 双波束功分器原理图

图1 中，a为1分2等功分器，共计12个；b为穿层互联结构，共计12个；c为12不等功分器，共计2个；14端口与1～12端口实现不等幅度不等相位的传输，13端口与1～12端口实现不等幅度等相位的传输。

表1 计算结果

12不等功分器按照24单元-35db的泰勒分布进行计算，取其中的幅度分布的一半进行设计，12端口到1端口能量分布依次从大到小，相位按照端口依次递减15°，通过理论计算并且结合电磁仿真软件HFSS对图1中的双波束功分器进行优化设计，使其达到理想的指标。频带内仿真计算的结果如表1所示，其中14端口与其他端口相位值为中心频点相对相位值。

3 双波束功分器测试结果

经过电磁仿真软件及其结构软件对产品设计后，研制的双波束功分器如图2所示，双波束功分器外形尺寸为200mm×80mm×16mm，重量为0.5kg；通过装配和调试后，产品的最终测试结果如表2所示。

图2 双波束功分器结构图

表2 产品的最终测试结果

对比表2所示，双波束功分器各个端口驻波均小于1.4，不等功分等相位面端口损耗≤1.25db，幅度偏离理论值设计±0.31db，相位控制±2.5°以内。不等功分不等相位面端口损耗≤1.23db，幅度偏离理论值设计±0.3db，相位控制±2°以内。实测结果表明，双波束功分器指标能够很好的满足工程应用的要求。

4 结论

本文通过理论计算并结合电磁仿真软件HFSS对穿层互联的双波束功分器进行优化设计，获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。双波束功分器的成功研制对多波束功分器的研制具有一定的参考意义。

[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] 林为干.微波网络[M].北京:国防工业出版社,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

吴万军（1983－），男，四川成都人，中国兵器装备集团成都火控技术中心工程师，从事无源器件及其雷达天线的设计工作；诸睿孜（1986－），女，四川成都人，四川电子军工集团有限公司助理工程师，从事项目管理工作。