一种改进型Gysel功率分配／合成器的设计

1.2  带宽、隔离度及插入损耗的比较分析

奇偶模分析方法不能够解释传输线的结效应，而且采用何种类型的传输线结对整个功率分配／合成器的带宽性能有非常重要的影响。本文利用Agilent ADS软件进行仿真优化，得到改进型Gysel功分器的性能曲线，并将其与传统Gysel功分器的性能进行了比较，结果如图5～图7所示。因为功率分配／合成器的结构是对称的，S21与S31的曲线基本上完全一致，所以本文只给出了S21的仿真曲线。

由图5可知，在输入输出端口回波损耗小于-20 dB的原则下，改进型Gysel功率分配／合成器的带宽大约为30％，明显优于传统Gysel功分器(带宽大约为20％)，显示出良好的宽带特性。而且，由图6可知，在10％的频带内，改进型Gysel功率分配／合成器的插入损耗要比传统Gysel功率分配／合成器小0.015 dB左右。另外，由图7可知，改进型Gysel功率分配／合成器的隔离度在宽频带内明显优于传统的Gysel功率分配／合成器。

2  实  例

根据上述分析，采用微带电路多级级联的实现方式，设计了C波段带宽为600 MHz的四路功率分配／合成器(实物图见图8)。第一级电路隔离网络的环路数为3，主要是因为对合成阵最外层的功分器的要求最高，而对最内层功分器的要求却可以越来越低。四路功分性能测试数据如表1、表2所示。由测试数据可以看出各端口损耗较小，幅度均衡性好(小于0.15 dB)，工作频带内端口驻波均小于1.25，各分配端口之间的隔离度大于24 dB，与软件仿真结果一致。插入损耗较大主要是由于实际应用时要求的结构尺寸大，导致电路中的微带传输线较长，传输损耗较大。该分配器在实际应用时作为激励级的功率分配器，插入损耗满足使用要求。

3 结  语

介绍了一种改进型Gysel功率分配／合成器工作原理及拓扑结构；通过与传统Gysel功率分配／合成器的性能进行对比可以看到，该功率分配／合成器具有宽频带、低损耗及高隔离度等优点。在此基础上设计制作了C波段四路功率分配／合成器，其性能指标符合预期要求。