大功率高频多层板合成器设计综述

摘 要 本文介绍了大功率正交宽边耦合合成器的设计，主要从理论设计、工程设计及工艺要求几方面做了描述。合成器通过把三层高频介质板压合在一起，由带状线宽边耦合器组成，从工程应用的结果来看，这样的设计方法是有效可行的。

关键词 大功率；正交宽边耦合；3dB电桥

引言

固态大功率功放组件由过个功率管合成，因此合成器设计对固态功放组件的研制有很大的推动作用，在结构上都有很多差异。常见的由威尔金森、串馈、正交宽边耦合、双分支桥、混合环桥等，且各有优缺点。本文主要讨论一种高频多层正交宽边耦合合成器（3dB电桥）的设计，希望能给大家在工程设计中提供一些参考[1]。

1 设计过程

1.1 理论分析及计算

本合成器3dB电桥的形式，由于是互易网络，反过来做分配器用，在设计时要满足小损耗、高功率的性能指标。合成/分配器互易应用如图1所示。

两个单元放大器之间的功率合成是通过功率分配/合成器来实现的电压矢量合成，即：

式中：表示第一个参考模块的输出功率，为另一个模块的输出功率；表示第二个模块与所选定的参考模块在合成端口呈现的相位离散差异，它包括模块和合成器的累积相位误差；

表示合成器考虑插入损耗时的传输系数。

由此式可以看出，合成器的插入损耗是非常重要，其值决定功放组件的合成效率，设计时必须要考虑插入损耗尽可能小。

本文讨论的带状线宽边耦合器模型如图2所示，整个合成器（3dB电桥）组成，设计时用仿真软件建立带状线宽边耦合的模型，设置需要的边界条件，重点对插入损耗和隔离进行优化设计，最终得到3dB電桥的理论结果为S21、S31值均为-3.01±0.1dB，S41值小于-35dB，如图3、4所示。

1.2 工程设计及工艺要求

由于尺寸要求比较高，合成器在结构上采用带状线多层高频介质板压制而成，并在外侧面和安装孔的侧壁沉铜，确保带状线全屏蔽。合成器隔离负载外接，这样可以大大缩减体积和重量[2]。

带状线宽边耦合器理论上在中间层正、反面耦合带状线必须对正，若有偏移会出现耦合信号变弱，则3dB电桥不平衡度变差，导致合成器不能正常使用。

参考文献

[1] Dostroff E. Solid-State Radar Transmitters[J]. Modern Radar， 1991，（1）：13.

[2] UlrichL.Rohde，DavidP.Newkirk.无线应用射频微波电路设计[M]. 北京：电子工业出版社，2004：20-21.

作者简介

杨顾晶（1990-），男，学历：学士，助理工程师；现就职单位：南京长江电子信息产业集团有限公司，研究方向：固态发射机及各类发射机功放组件的研制开发。

黄赛能（1992-），男，学士，助理工程师。现就职单位：南京长江电子信息产业集团有限公司，研究方向：固态发射机及各类发射机功放组件的研制开发。

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