[发明专利]超宽带射频功分馈电网络设计方法

说明书

本发明公开了一种超宽带射频功分馈电网络设计方法，采用平面埋阻工艺结合微波多层印制板制造工艺实现宽带功分馈电网络的内埋设计。通过阻抗变换及优化功分器单元参数将网络内部带状线特性阻抗值降低，在不改变印制板厚度参数的条件下使馈电网络内部带状线线宽展宽，有效降低电路加工难度；功分馈电网络周围采用过孔栅设计进行电磁屏蔽，减小电路间信号串扰，有效提高电路的电磁兼容性。本发明可以在提高微波电路的集成度的基础上，减小了多级功分器级连所引起的级间驻波累积恶化问题；内部网络带状线线宽的增加，降低印制电路加工误差对电路射频指标的影响，同时也降低了馈电网络的导体损耗。

技术领域

本发明属于微波电路集成领域，具体涉及一种超宽带射频功分馈电网络设计方法。

背景技术

相控阵射频馈电网络是实现相控阵系统接收模拟波束合成与发射功率分配的关键电路，射频馈电网络的幅相一致性、端口驻波是馈电网络设计中需要重点关注的指标。随着相控阵系统集成小型化要求的提高，以往独立模块式的射频功分馈电网络设计方式日益不能满足射频系统集成的要求，特别是相控阵瓦片式集成方式要求功分馈电网络与射频收发组件一体化集成；此外随着相控阵带宽的提高，高性能的射频馈电网络的设计难度日益增加，传统的射频功分馈电网络的设计方法在内埋集成超宽带射频馈电网络的设计、制造中均遇到瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超宽带射频功分馈电网络设计方法，解决了超宽带射频馈电网络在仿真设计、电路集成、工程可实现性等方面的瓶颈问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种超宽带射频功分馈电网络的设计方法，步骤如下：

步骤1、根据射频馈电网络的带宽需求，选择适当节数的威尔金森结构一分二功分器，威尔金森功分器阶数的选择参考切比雪夫变换器的设计公式进行计算；

步骤2、选择微波多层印制电路各层介质板材型号，根据板材的介电常数、板厚计算功分器各阶带状线的阻抗值，计算各阶带状线的线宽；

步骤3、对第一级功分器进行建模仿真，设该级功分器的合路端带状线特性阻抗为50欧姆，支路端的带状线特性阻抗为40欧姆，通过该级电路实现阻抗变换，与外接电路实现50欧姆匹配；确定该电路的第一阶带状线线宽、第二阶带状线线宽、第三阶带状线线宽、合路端线宽、支路端线宽、第一级功分器中的第一、第二、第三阶隔离电阻阻值；

步骤4、对末级功分器进行建模仿真，设该级功分器的合路端带状线特性阻抗为40欧姆，支路端的带状线特性阻抗为50欧姆，通过该级电路实现末级功分合路和阻抗变换，与外接电路实现50欧姆匹配；确定该电路的第一阶带状线线宽、第二阶带状线线宽、第三阶带状线线宽、合路端线宽、支路端线宽、第一级功分器中的第一、第二、第三阶隔离电阻阻值；

步骤5、对中间级功分器进行建模仿真，该级功分器的合路端带状线特性阻抗为40欧姆，支路端的带状线特性阻抗为40欧姆；确定该电路的第一阶带状线线宽、第二阶带状线线宽、第三阶带状线线宽、合路端线宽、支路端线宽、第一级功分器中的第一、第二、第三阶隔离电阻阻值；

步骤6、第一级功分器、中间级功分器、末级功分器级间互联带状线采用40欧姆阻抗线互联；

步骤7、在功分器网络外圈添加金属化通孔，即屏蔽栅（5），连接功分馈电网络上层射频地和下层射频地，功分馈电网络屏蔽层上下层射频地保持完整，使电路处于较好的电磁屏蔽状态，让渡出其他区域内层电路空间用于射频、控制、供电布线。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

（1）本发明采用平面埋阻工艺结合微波多层印制板制造工艺实现功分馈电网络的内埋设计，将电路的表面空间让渡给射频有源器件、控制与供电器件的布局，有效的提高了射频微波电路的集成度。

（2）本发明通过改进设计各级功分器电路降低带状线的特性阻抗，增加了宽带一分二功分器各阶带状线的线宽，提高了电路加工的可实现性，有效的降低了印制电路加工误差对电路性能的影响；