Splitter之9： 串馈功分器仿真设计与应用

陆妹

Splitter之9： 串馈功分器仿真设计与应用

EDA365原创     作者：何平华老师

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Splitter之串馈功分器。碎片三分钟，收获一丢丢。

无隔离电阻的T形节、有隔离电阻的功分器、平行双线耦合器，都可以级连构成串馈功分器。

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24GHz防撞雷达阵列天线中的T形节级联串馈功分器

用这种T形节可构成串馈功分器，特点是狭长布局，天然适合于微带天线阵，例如mm波汽车雷达。在电巢课程《24GHz防撞雷达平面阵列天线》中给出了串馈功分器详细计算方法，是从功分器最末端开始计算各段1/4波长阻抗变换器阻抗。

假设功分器末端的三个贴片的功率分配关系如下：

P5= 3.98

P4= 6.52

P3= 13.27

下面根据这三个功分比例，算出级连的两个T形节构成的串馈功分器各段阻抗。先算末端第1个T形节的各段微带线阻抗，

已经各贴片输入阻抗100欧，也就是黄色微带线的阻抗。

首先，（T形节电压连续性）求支路等效阻抗：P5 * Ze5 = P4 * Z4。

其中Ze5就是从T形节向左看的等效阻抗，而Z4就是从T形节向上看的等效阻抗，也就等于贴片阻抗100欧。

Z4= 100

Ze5 = 100 * 6.52 / 3.98 = 163.9欧

其次，（T形节电流连续性）并联阻抗公式：100//163.9=62.1欧

再次，1/4波长阻抗变换，将163.9欧变换到100欧：SQRT(100*163.9)=128欧

再计算第2个T形节的各段微带线阻抗：

第四， P4+P5=3.98+6.52=10.5

再重复上述步骤，可得到末端第2个T形节的各段微带线阻抗，如下图绿色框中所示的末端2个T形节。

继续级联剩下的2个T形节，完成整个4 *10平面阵列的1/8臂，经过镜像和平移拷贝，最后结合串馈功分器设计方法，得到整个4 *10平面阵列的串并混合功分器的每一段阻抗。如下图所示：

这种T形节级连构成的功分器，还常用于射频芯片内，构成分布式放大器，以增大功率：

这个分布式放大器优点：

无大面积隔离电阻；

串馈链路本身就是传输链路；

共源共栅组态消除密勒电容效应，改善高频特征；

/ P% ?. V2 J. E, R& t* u* G, Y平行双线耦合器级连构成的串馈功分器

下图是从网上找到的某单位在2017年申请的专利图，其实美国某公司20多年前就有类似的功分器模块在卖，但物以稀为贵，卖价奇高无比，因此当年岛主带领的团队为了打破独家供货局面，仿制过样品，并安装到系统中，在实验室成功测试。

为了聚焦串馈拓朴、看得更清楚，删去了必要的细节。仿真设计及工程实现考虑如下：

这是一分四的等功分串馈功分器，4个分路的输出口在P1~P4。总端口在上图中的P所示。5个端口都采用半金属化孔从内层引出来，外接到PA上。

用三个平行双线耦合器级连构成。这三个耦合器的耦合度分别为6dB、4.77dB、3dB。可以看出三个耦合均采用上下层重叠耦合的结构，俗称宽边耦合。

但三个耦合器的宽边耦合重叠程度不一样，据此来设置各耦合器的耦合度，重叠程度越多，则耦合度越高。6dB上下层几乎不重叠，4.77dB有少量重叠，3dB重叠较多。

三个耦合器分别接了三个大功率隔离电阻R1、R2、R3，放置于PCB的缺口位置。

带隔离电阻的功分器级连构成的串馈功分器

这是个1分4的串馈功分器，由带隔离电阻的功分器级连构成：

每个端口都是直接焊同轴电缆接到外部，同轴电缆外导体通过密集过孔接地，内导体接到微带线上。

总端口为P。各分路端口为P1~P4，根据线宽估算各分路端口的功分比为4:3:2:1。

77GHz毫米波雷达阵列天线中的串馈功分器

一根微带线直接穿过微带贴片。微带贴片等效长度为1/2谐振波长，微带贴片宽度决定了辐射能量的大小，符合切比雪夫分布，以减小副瓣。

出品｜EDA365

作者｜何平华老师

注：本文为EDA365电子论坛原创文章，未经允许，不得转载

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edahaha

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