带状线超宽带电桥设计

之前关于滤波器，电桥，功分器的文章初衷是想介绍一种通用方法，但写《微波笔记·如何设计一个带通滤波器 - RFASK射频问问》时有人问如何设计波导滤波器，第9期写《微波笔记·Lange电桥的设计 - RFASK射频问问》时有人问微带电桥如何设计，在这里我想表达说微波无源的几种常用器件的原理都是基于传输线理论来的，设计原理和方法都是通用的，掌握一种结构形式的器件设计方法可以推广到其他结构的同类产品上。【各种无源微波器件均可在RFbuy射频商城（www.rfbuy.com）查询】

有人建议我写一些有源电路，但我有源电路的经验有限，真正要清晰准确的表达出一些概念时时发现经验还是差了好多。我也正努力储备有源知识，最近正在学习一本叫《Frequency Synthesizers: Concept to Product》的书，想着可以作为微波笔记的一部分，我后面想在微波笔记中穿插一些这本书的学习心得，直到把这本书学习完成。也希望这种方式能被接受。本期还是以我擅长的超宽带电桥作为一个过渡。

带状线形式的电桥比较容易实现超宽带，也能通过宽边耦合结构实现较强的耦合。很适合做强耦合的超宽带电桥结构。我们知道两个8343电桥可以级联成一个3dB电桥，因此8343超宽带电桥在微带和带状线结构中非常流行。本文通过一个2GHz—18GHz带状线8343超宽带电桥的实例来讲述带状线超宽带电桥的设计。

1、带状线超宽带8343电桥的结构形式

电桥的原理在《微波笔记·贝兹孔波导定向耦合器的实现 - RFASK射频问问》以及《lange电桥的设计》中有介绍，这里不做重复。带状线8343电桥的结构形式见图1所示。实际由三片介质片构成，中间介质片的正反两面刻画图形，上下介质片作为支撑。

图1、带状线8343电桥及3dB电桥结构

2、超宽带8343电桥的设计方法

1) 设计步骤

该电桥属于耦合传输线耦合器，设计时遵循如下步骤：

· 根据指标查表或者在ADS等电路仿真软件中确定耦合传输线节数及奇偶模阻抗
· 根据奇偶模阻抗计算每节耦合传输线的物理尺寸
· 电磁场仿真优化

2) 设计实例

a) 在ADS中建立模型确定耦合传输线节数及奇偶模阻抗

通过调谐及优化计算可得每节耦合传输线奇偶模阻抗见表格1：

表格1、各节耦合传输线奇偶模特性阻抗

b) 用奇偶模阻抗计算各节耦合传输线物理尺寸

根据个人习惯选用rogers5008 Er=2.2的材料，作为带状线的介质。中间介质厚度t=0.127mm，上下介质厚度t=0.762mm，在polar SI9000或其他传输线计算工具中计算实际耦合传输线的物理尺寸。以Ze1=108.3，Zo1=23.3作为实例，见图1所示。

图2、奇偶模转化为物理尺寸

由于8343耦合器属于强耦合，在带状线中必须采用宽边耦合结构见图2所示才能实现。计算是根据经验迭代完成的，在《微带电路》一书中第三章耦合微带线一节有（Ze+Zo）/2=Z0的结论（奇模和偶模和除2等于单根线的特征阻抗）。先根据单根线阻抗计算线宽，然后调节两根线间距达到要求的奇偶模。通常情况下偶模由传输线宽度和上下层的支撑介质厚度决定的，奇模由中间层介质厚度，传输线宽度，以及两个传输线的交叠程度决定的。经过计算，各理论奇偶模阻抗就转换成了实际的带状线物理尺寸，数据见表格2所示。

表格2、由奇偶模得到的耦合线实际物理尺寸

c) 电磁场仿真优化

有了实际的物理尺寸就可以进行电磁场仿真验证了，在sonnet中建立实际的耦合器模型及直接仿真的结果见图3所示。可以看出理论给出的参数是非常准确的，由于为了仿真快速我网格精度用的0.05，如果为了追求准确可以将网格细分，或者通过将该电路划分成多个子电路进行精确设计。

图3、带状线无折叠宽带耦合器模型

图3所示的结构是一个反定向耦合器，这种耦合器不利于级联构成3dB耦合器，因此若想级联使用需对该耦合器进行折叠见图4。折叠后的耦合器直通路和耦合路位于同一方向，这种耦合器很方便进行级联构成3dB耦合器见图1所示。

图4、折叠式宽带耦合器模型

折叠后如果中间节不进行特殊处理会破坏耦合器的对称性，在能接受的情况下可以不用处理，但如果追求完美，可以适当对中间节进行对称交叉处理即可。对称交叉处理后对中间节的奇偶模参量影响可以通过奇偶模参数提取法详见第9期《lange电桥的设计》来确定。

文中为了节省仿真时间带状线铜箔采用的0厚度，实际设计时要考虑铜箔厚度。

原创作者：赵强

如需获取设计方法文档&仿真源文件可点击此链接https://mp.mwrf.net/down/lists/8.shtml

来源：https://www.rfask.net/article-119.html

关于RFASK射频问问 

射频问问 (RFASK.NET) 是在"微波射频网 (MWRF.NET)”系列原创技术专栏基础上升级打造的技术问答学习平台，主要围绕射频芯片、微波电路、天线、雷达、卫星等相关技术领域，致力于为无线通信、微波射频、天线、雷达等行业的工程师，提供优质、原创的技术问答、专栏文章、射频课程等学习内容。更多请访问：www.rfask.net

带状线超宽带电桥设计相关推荐

陷波超宽带天线设计学习
1.超宽带天线设计要求超宽带天线与普通窄带天线有所不同,所以它们的一些性能指标也有些差异.在设计超宽带天线的时候,应考虑的参数指标有很多项,需要综合考虑各项指标参数后,才能够确定能使各项电参数性能更 ...
26、ADS使用记录之基于低通滤波匹配的超宽带功率放大器设计
26.ADS使用记录之基于低通滤波匹配的超宽带功率放大器设计低通滤波器匹配网络其实就是在滤波的基础上增加了一个阻抗变换的作用,其设计参数包含阻抗变换比.设计带宽参数等等,因为其良好的匹配特性所以经常 ...
18、ADS使用记录之超宽带功放设计
18.ADS使用记录之超宽带功放设计基于CGH40010F 0.源文件下载 1.设计指标与实际结果频率范围:1.4Ghz–2.2Ghz 输出功率:10w(40dbm) 回波损耗:小于-15db 漏 ...
MATLAB超宽带通信技术,基于ADS和Matlab的超宽带低噪声放大器的频带选择性设计
0 引言随着无线通信技术的发展和广泛应用,频率的需求越来越高,带宽也越来越宽,使得传统的窄带系统已经无法满足大流量数据传输的需求,因此宽带无线通信电路设计成为研究热点.2002年2月14日,美国联邦 ...
新款iPhone SE并未搭载U1超宽带芯片，后续恐不支持AirTag
4月16日消息,据国外媒体报道,苹果新发布的iPhone SE并未搭载该公司自己设计的U1超宽带芯片. 据悉,苹果的U1超宽带芯片采用了UWB(超宽带)技术来实现空间感知,它可以感应附近其他搭载了U1 ...
FFC1000系列全频带微波超宽带上下变频器
Sample FFC1000系列全频带微波宽带变频器基于盛铂科技创新的OBT-HU 一体化仪表平台和成熟微波毫米波上下变频技术,实现宽带上变频功能,仪表化操作界面,便于实验室和外场使用. 概述盛 ...
图解通信原理与案例分析-30：6G-天地互联、陆海空一体、全空间覆盖的超宽带移动通信系统
前言: 6G 即第六代移动通信,6G 将在5G 的基础上,把陆地移动通信网扩展至天空,构建一个天地互联.陆海空一体.全空间覆盖的超宽带移动通信系统,包括卫星通信网络.无人机通信网络.陆地超密集网络.地 ...
Qorvo® 超宽带助力全球各行各业返工复产
精确的实时定位和距离感测,适用于保持社交距离和接触者追踪应用中国北京,2020年11月5日--移动应用.基础设施与航空航天.国防应用中 RF 解决方案的领先供应商 Qorvo®, Inc.(纳斯达 ...
广和通5G模组FG650-CN、FM650-CN系列全线量产，加速5G超宽带应用高效落地
1月,广和通宣布,高性价比5G模组FM650-CN.FG650-CN已实现全面量产,加速5G超宽带应用,为5G云游戏.视频直播.高清视频播放等应用带来更优质的用户服务体验. 广和通5G模组FG650 ...
超宽带采集卡丨高速采集卡丨坤驰科技丨多通道宽带信号高速数据采集记录存储系统
针对宽带雷达.电子对抗.电子战等应用场合,高带宽与高采样率需求一直是科研工程者关注的关键点.更高的带宽与采样率意味着S波段.X波段的信号可以RF直接采样,提升信号处理手段与保真度. 当下随着芯片制造工 ...

带状线超宽带电桥设计

带状线超宽带电桥设计相关推荐

最新文章

热门文章