现有星载微波系统中大量使用了各种形式的微带电路,但由于微带电路在低频率时尺寸较大,不利于星载产品小型化,因此提出了一种基于交指结构的微带电路小型化设计方法。该方法采用两个交指电容和高特征阻抗微带线构造的π型结构替代原有微带结构,从而减小微带电路尺寸。对该方法进行分析并给出了设计理论,进行了仿真及实测验证,并成功应用到多种不同形式的微带电路中。最后给出了两个已验证的实例,一个基于FR4材料的2.4 GHz功分器和一个基于RO4003C的1.4 GHz耦合器。该设计方法可以在不改变电性能的基础上减少微带电路约40%的面积。论进行详细描述。这些电路中的微带线物理长度与波长成正比，所以当需要设计一款基于FＲ4材料的2．4GHz功分器时，其物理尺寸太大以至于无法应用于星载电路，但是通过采用特殊π型交指结构替代功分器、耦合器等微带电路中的微带臂，即可得到小型化的微带电路。具体如下所述:1)提取需设计微带电路中微带臂在工作频率的特征阻抗和相位特性;如威尔金森功分器中就有两根1/4波长(相位90°)、特征阻抗为70．7Ω的微带线，如图1所示。图1传统威尔金森功分器示意图2)设计串联高阻线与两个并联交指电容共同构成的π型结构，该结构特征阻抗与原微带线特征阻抗相同，相位特性在工作频段与原微带线相位相同，此结构的物理尺寸远小于原微带线。两处交指电容通过过孔接地， 本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.gunyuanji.name它们之间通过高于50Ω特征阻抗的短微带线进行匹配微带电路小型化设计-数控滚圆机滚弧机折弯机张家港电动滚圆机滚弧机倒角机，外侧的输入输出微带过渡线仍采用与原微带线相同的特征阻抗，其具体结构如图2所示。图2交指电路示意图3)用该结构替换原微带线，其中的高阻线很容易弯曲布线进一步减小尺寸。这样就得到了一个电性能完全相同，但物理尺寸大幅度减小的新微带结构。对该π型交指电路进行分析，将其简化为图3所示的等效电路模型。输入输出端口处过渡微带线阻抗为Z0，其电长度对应的相位为φ0。两处交指电容并联到地，假设其容值为Ca。高阻线的特征阻抗为Z1，其电长度对应的相位为φ1。图3等效电路模型该交指电路为两端口网络，可以用ABCD矩阵来进行描述［7］。该网络包括两个并联电容和一段传输线级联，电容和传输线的传输矩阵分别如式(1)和(2)所示。指结构的参数值。然后通过在HFSS中进行实际电磁场仿真和优化 本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.gunyuanji.name，最终得到实际电路参数。以一个基于FＲ4材料的2．4GHz威尔金森功分器为例，功分器有两个特征阻抗为70．7Ω的1/4波长微带臂，由上述公式计算可得其参数如式(7)所示:Z1=10．7φ1=24．9Ca=0．5{(7)新交指电路如图4所示，交指缝隙为0．15mm，电路长度约为9．8mm。对应的特征阻抗为70．73Ω，其S21的相位响应为89．48°，如图5所示。图42．4GHz1/4波长交指电路图52．4GHz新微带结构的特征阻抗和相位响应另外以一个1．4GHz枝节线耦合器中的35．36Ω微带臂为例。该电路基于ＲO4003C基板，其设计参数如式(8)所示:Z1=84φ1=10．3Ca=0．6{(8)其特征阻抗和相位信息如图6所示，新的微带结构比传统微带线长度小7mm。图61．4GHz新微带结构的特征阻抗和相位响应由于新交指结构的长度远远小于传统微带结构，并且性能相近，因此可通过使用新的π型交指结构替代微带电路中的微带臂得到小型化的微带电路，从而减小星载微波产品的尺寸。2设计实例与测试结果依据上述设计方法，设计一款基于FＲ4材料的2．4GHz功分器和一款基于ＲO4003C的1．4GHz90°枝节线耦合器，制作实物并进行测试。设计过程如图7所示。图7基于π型交指电路的新设计方法应用该方法设计的两款新电路的参数如表1所示。表1功分器和耦合器的设计参数f0/GHzZ1/Ωφ1/(°)Ca/Fεr尺寸/mm2尺寸减小量威尔金森功分微带电路小型化设计-数控滚圆机滚弧机折弯机张家港电动滚圆机滚弧机倒角机 本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.gunyuanji.name