基于波导的Ku频段八路宽带功分器设计

在微波通信领域，功率合成技术是解决高功率输出需求的关键技术之一。本文重点介绍了一种基于波导的Ku频段八路宽带功分器设计，旨在为微波通信系统提供高效、宽频带的功率分配解决方案。Ku频段（12-18GHz）是微波通信中常用的一个频率范围，对于卫星通信、雷达系统以及无线网络有着广泛的应用。 设计的核心是采用波导E-T分支与波导—微带四探针过渡结构相结合的方式，实现了在整个Ku频段内的宽带匹配和高效功率合成。波导E-T分支是一种特殊设计的串联分支，其特征在于分支轴线与主波导模的电场方向平行。当信号输入时，它可以在多个端口之间进行功率分配，并且具有反相输出的特性。这种结构可以通过等效电路分析，其中分支臂可以等效为串联双线，通过调整电抗实现宽带匹配。 为了解决传统波导T分支的宽带问题，本文采用了主波导高度减半并加入电容性台阶的方法，以抵消原本电路中的电抗，从而实现宽带匹配。仿真结果显示，输入口回波损耗在整个Ku频段内低于-28dB，输出幅度一致性良好。 微带—波导E面四探针过渡则是功分器设计的另一个关键组成部分。传统的双探针结构被扩展到四个探针，以增加功分的路数。四探针结构沿着波导轴线对称布置，探针距离波导短路面约1/4波长，以实现有效转换和功率分配。为了解决因波导高度减半导致的探针间距过小的问题，探针在插入波导部分进行了弯折优化，确保了结构的稳定性和加工可行性。 将宽带E-T分支与四探针过渡结合，构建了一个八路波导功分器。仿真和实物测试的结果显示，该功分器在Ku频段内具有良好的回波损耗性能（小于-10dB）和低单边插损（小于0.8dB），功率合成效率超过了83%，证明了设计的有效性。 本文提出的基于波导的Ku频段八路宽带功分器设计为微波通信系统提供了一种实用的功率合成方案，尤其适用于需要大功率输出和宽频带覆盖的场景。这一设计不仅具有较高的合成效率，而且结构紧凑，对于未来多路功率合成网络的设计具有重要的参考价值。