基于SIW的三路零相位功率分配合成器

1 引言
　　近年來，介質(zhì)集成波導(dǎo)（SIW）技術(shù)被提出并且迅速發(fā)展。作為一種新型的傳輸線結(jié)構(gòu)，它綜合了傳統(tǒng)矩形波導(dǎo)和微帶線的一系列優(yōu)點(diǎn)：和傳統(tǒng)的矩形波導(dǎo)一樣，SIW具有較高的品質(zhì)因數(shù)和很小的輻射損耗；和微帶線一樣具有體積小、重量輕、容易加工和集成等優(yōu)點(diǎn)。從工作原理上看，能夠用普通波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)也都可以用SIW來實(shí)現(xiàn)，比如濾波器、天線、微帶到波導(dǎo)的過渡、耦合器、功分器等。
　　功率分配/合成器是一種重要的微波毫米波元件。在多普勒體制的和差三路式單脈沖雷達(dá)中，各路混頻器所需要的本振功率通常用一個(gè)三等分功分器從雷達(dá)頻率合成器上獲得。設(shè)計(jì)功分器最常用的方法是采用樹狀結(jié)構(gòu)，先把輸人信號(hào)分成兩路，然后每路又分成兩路。這種結(jié)構(gòu)分的路數(shù)需滿足2*N （N= 1， 2.。.），如要分成3路，則必須先分成4路，其中一路用匹配負(fù)載吸收。這種方法不但白白耗費(fèi)了一路能量，而且由于其它3路負(fù)載與吸收支路匹配負(fù)載并不完全一樣，因而其平衡度也不理想。另一種方法是先用一個(gè)功率比為1:2的功分器，然后在功率輸出較大的一路接一個(gè)二等分功分器。這樣既可以做到等分功率，又可以避免不必要的吸收，但在電路中，實(shí)現(xiàn)滿意的1:2功率分配并不容易。本文采用基于SIW的三路零相位功率分配/合成器設(shè)計(jì)，可以克服上述困難，并且它的駐波比小，插入損耗小，不平衡度小，各路間隔離度高。
　　2 理論分析
　　2.1 SIW的原理
　　SIW的原理是在微波毫米波介質(zhì)基片上制作兩排周期性金屬化通孔，這樣在上下金屬面和兩排金屬化通孔之間就形成了一個(gè)類似于矩形金屬波導(dǎo)的集成導(dǎo)波結(jié)構(gòu)，如圖1所示。當(dāng)金屬化通孔之間的間距滿足一定條件時(shí)，電磁場(chǎng)被限制在導(dǎo)波結(jié)構(gòu)內(nèi)，而且傳輸類似于普通矩形金屬波導(dǎo)內(nèi)的模式。
　　
　　圖1 介質(zhì)集成波導(dǎo)（SIW）
　　由于介質(zhì)集成波導(dǎo)中的TE10模與傳統(tǒng)矩形波導(dǎo)中的TE10模非常相似，因此我們可以利用傳統(tǒng)矩形波導(dǎo)和介質(zhì)集成波導(dǎo)的等效關(guān)系來確定介質(zhì)集成波導(dǎo)的最初幾何尺寸。